一种微阵列芯片的表面改性方法技术

本发明专利技术属于表面改性技术领域，具体涉及一种微阵列芯片的表面改性方法，所述方法为采用氧化性物质与硅基芯片氧化生成具有亲水Si‑OH基团的芯片表面及微孔，覆盖微孔后利用硅烷类物质与芯片表面反应得到具有疏水性的芯片表面。本发明专利技术采用分步改性的方法对芯片表面进行改性，减少了芯片表面的液体残留，避免了样品以及检测信号间的交叉污染，降低了后期信号图像处理的难度，大大提高了生物样品检测的精度与灵敏度。与现有技术中通过对芯片表面涂覆亲水/疏水膜的方式来改变芯片表面的亲水及疏水性相比，本发明专利技术的改性方法得到的芯片其亲水及疏水性质更均匀稳定，在空气、弱酸或弱碱环境中不易被腐蚀氧化。

【技术实现步骤摘要】
一种微阵列芯片的表面改性方法
本专利技术属于表面改性
，具体涉及一种微阵列芯片的表面改性方法。
技术介绍
生物芯片(biochip或bioarray)是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯片概念是指通过不同方法将生物分子(寡核苷酸、cDNA、genomicDNA、多肽、抗体、抗原等)固着于硅片、玻璃片(珠)、塑料片(珠)、凝胶、尼龙膜等固相递质上形成的生物分子点阵，因此生物芯片又称为微阵列芯片。微阵列芯片的主要特点体现在：微型化，成千上万个生化反应同时在芯片上进行；高通量化，通过一次检测即可得出成千上万条信息；高度交叉化，其涉及生命科学、医学、材料科学、信息科学等技术的交叉与融合。因微阵列芯片具有多方面的优点，其广泛应用于基因组学与蛋白质组学的科学研究、临床疾病诊断、新药研发、司法鉴定和食品安全等领域。现有的微阵列芯片每平方厘米具有2～100万个几何形状的微孔，每个微孔间具有一定的间距，其制备过程一般为：先在基板的主表面形成膜并在膜表面涂覆抗蚀剂，然后经由具有微孔图案的掩膜对抗蚀剂曝光后除去抗蚀剂的非硬化部分，再刻蚀掩膜和基板的暴露部分，最后除去刻蚀剂。虽然通过上述方法能实现各微孔间完全的物理隔离，但由于芯片表面的疏水程度及微孔内的亲水程度不够，进样时液体不易进入微孔，大量液体残留在芯片表面，从而导致样品以及检测信号间的交叉污染，增加了后期信号图像处理的难度且影响生物样品检测的精度与灵敏度。因此，有必要对微阵列芯片进行表面改性以改变其疏水/亲水性。现有技术中，对芯片表面的改性主要是通过微接触压印或等离子体等方式来实现亲疏水区域的图案化修饰，如中国专利文献CN101080670A公开了一种通过表面改性以图案化处理的方法，包括将可改变位置的孔眼掩膜定位于衬底附近以及选择性地暴露所述衬底的一部分以进行表面改性处理，然而，通过上述涂覆方式得到的膜亲疏水性不均一，且在一定的条件下如高温、光照下，膜易脱落，同时，该方法操作繁琐，不便于工业化批量生产。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有的表面改性工艺得到的芯片存在亲水疏水性质不稳定的缺陷，从而提供一种亲水及疏水性质均匀稳定且工艺简单的微阵列芯片的表面改性方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种微阵列芯片的表面改性方法，包括如下步骤：对所述微阵列芯片的表面进行亲水化处理；至少填充所述微阵列芯片上微孔的端口；对所述微阵列芯片的表面进行疏水化处理；去除所述微孔中的填充物。进一步地，所述对所述微阵列芯片的表面进行亲水化处理步骤包括：将所述微阵列芯片浸没于亲水化试剂中，35～45℃下加热反应至少1min。进一步地，所述亲水化试剂包括双氧水，还包括氨水、醋酸、浓硫酸、盐酸或氢氧化钠中的至少一种；所述亲水化试剂中双氧水的体积含量为15～50％。进一步地，所述填充物为水、三氯乙烯、正己烷、硅油、液体石蜡、固体石蜡、氟化油、蓝膜或PDMS中的至少一种。进一步地，所述对所述微阵列芯片的表面进行疏水化处理步骤为：对疏水化试剂进行水解，得到水解溶液；将所述微阵列芯片浸没于所述水解溶液中反应至少30s；所述疏水化试剂为全氟癸基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷或辛基三氯硅烷中的至少一种。进一步地，所述对所述疏水化试剂进行水解步骤为：将所述疏水化试剂加到第一极性有机溶剂中，25～35℃下加热反应至少30min；所述第一极性有机溶剂为三氯乙烯、乙醇、异丙醇、正己烷、丙酮、氮氮二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或几种以任意比例的混合。进一步地，所述对所述疏水化试剂进行水解步骤还包括在所述第一极性有机溶剂中加入催化剂的步骤，所述催化剂为乙酸。进一步地，所述去除所述微孔中的填充物步骤为：用第二极性有机溶剂至少超声清洗一次；所述第二极性有机溶剂为三氯乙烯、丙酮、乙醇、异丙醇中的一种或几种以任意比例的混合。进一步地，所述对所述微阵列芯片的表面进行亲水化处理步骤之前还包括对所述微阵列芯片进行第一次清洗和第一次烘干的步骤。进一步地，所述对所述微阵列芯片的表面进行亲水化处理步骤之后还包括对所述微阵列芯片进行第二次清洗和第二次烘干的步骤。上文中所述PDMS为聚二甲基硅氧烷，英文全称为Polydimethylsiloxane。本专利技术的技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的微阵列芯片的表面改性方法，采用氧化性物质与硅基芯片氧化生成具有亲水Si-OH基团的芯片表面及微孔，覆盖微孔后利用硅烷类物质与芯片表面反应得到具有疏水性的芯片表面。本专利技术采用分步改性的方法对芯片表面进行改性，减少了芯片表面的液体残留，避免了样品以及检测信号间的交叉污染，降低了后期信号图像处理的难度，大大提高了生物样品检测的精度与灵敏度。与现有技术中通过对芯片表面涂覆亲水/疏水膜的方式来改变芯片表面的亲水及疏水性相比，本专利技术的改性方法得到的芯片其亲水及疏水性质更均匀稳定，在空气、弱酸或弱碱环境中不易被腐蚀氧化。2.本专利技术提供的微阵列芯片的表面改性方法，表面疏水化处理前先预处理表面疏水化处理用试剂，提高了后续过程试剂与芯片表面的反应速率，增大了芯片表面疏水基团的接枝率，有利于得到疏水程度更高的疏水表面。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1的微阵列芯片的接触角测试结果示意图；图2是未进行表面改性的微阵列芯片的接触角测试结果示意图。具体实施方式下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本实施例1提供了一种微阵列芯片的表面改性方法，其具体操作如下：(1)清洗：将微孔阵列芯片分别依次置于30mL三氯乙烯、30mL丙酮及30mL乙醇中超声清洗三次，每次30min。清洗结束后，取出芯片，用氮气枪吹干，并在40℃加热2min。本实施例中芯片材料长宽高为1cm×1cm×300μm，芯片表面大约有2万个微孔，每个微孔的直径约为60μm，但本专利技术的芯片不限于如此，可根据实际需要调整。(2)表面亲水化处理：取25mL28v％浓氨水与25mL60v％双氧水混合，将步骤(1)的芯片置于混合溶液中，40℃加热1min后取出芯片，依次分别置于30mL离子水、30mL乙醇各超声清洗三次，每次30min。清洗结束后，取出芯片，在40℃加热2min。(3)预水解：分别称取1g全氟癸基三甲氧基硅烷、99g异丙醇及1g乙酸，混合均匀，30℃下反应30min，待用。(4)表面疏水化处理：用硅油填满步骤(2)的芯片微孔，并将其置于步骤(3)的体系中，静置吸附30s。取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微阵列芯片的表面改性方法，其特征在于，包括如下步骤：对所述微阵列芯片的表面进行亲水化处理；至少填充所述微阵列芯片上微孔的端口；对所述微阵列芯片的表面进行疏水化处理；去除所述微孔中的填充物。

【技术特征摘要】
1.一种微阵列芯片的表面改性方法，其特征在于，包括如下步骤：对所述微阵列芯片的表面进行亲水化处理；至少填充所述微阵列芯片上微孔的端口；对所述微阵列芯片的表面进行疏水化处理；去除所述微孔中的填充物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述微阵列芯片的表面进行亲水化处理步骤包括：将所述微阵列芯片浸没于亲水化试剂中，35～45℃下加热反应至少1min。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述亲水化试剂包括双氧水，还包括氨水、醋酸、浓硫酸、盐酸或氢氧化钠中的至少一种；所述亲水化试剂中双氧水的体积含量为15～50％。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述填充物为水、三氯乙烯、正己烷、硅油、液体石蜡、固体石蜡、氟化油、蓝膜或PDMS中的至少一种。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述微阵列芯片的表面进行疏水化处理步骤为：对疏水化试剂进行水解，得到水解溶液；将所述微阵列芯片浸没于所述水解溶液中反应至少30s；所述疏水化试剂为全氟癸基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、己基三...

【专利技术属性】
技术研发人员：周连群，邱亚军，李金泽，张芷齐，李传宇，郭振，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32