一种生物芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种生物芯片及其制备方法，所述生物芯片包括上基底、填充层和下基底，所述填充层分别与下基底、上基底键合，所述填充层的上表面设置有流道，所述填充层上表面的流道与上基底的下表面键合形成流动池，所述上基底上设置有若干个孔，所述孔包括若干个进液孔和若干个出液孔，所述流道两端分别与进液孔、出液孔连通；所述流道包括第一流通段和第二流通段，所述第一流通段的两端分别与进液孔、出液孔连通。本发明专利技术的芯片密封性能好，能承受较高正负压，密封过程中没有高温等极端工况，适用于把样品、核酸探针固定到流道，再进行密封；本发明专利技术适于生物芯片领域，具有成本低、工艺简单、易于大批量商业化生产。

A Biochip and Its Preparation Method

The invention relates to a biochip and a preparation method thereof. The biochip comprises an upper base, a filling layer and a lower base. The filling layer is bonded with the lower base and the upper base respectively. The upper surface of the filling layer is provided with a runner. The runner on the upper surface of the filling layer is bonded with the lower surface of the upper base to form a flow pool. The upper base is provided with several holes and the hole package. It includes several inlet holes and several outlet holes, the two ends of which are respectively connected with the inlet and outlet holes, and the flow passage includes the first flow section and the second flow section, and the two ends of the first flow section are respectively connected with the inlet and outlet holes. The chip of the invention has good sealing performance, can withstand high positive and negative pressures, and has no extreme conditions such as high temperature in the sealing process. It is suitable for fixing samples and nucleic acid probes to the runner and sealing them. The chip of the invention is suitable for the field of biochip, and has low cost, simple process and is easy to mass commercial production.

【技术实现步骤摘要】
一种生物芯片及其制备方法
本专利技术一般涉及用于生物或化学分析的测定系统中，用于检测和分析感兴趣的分子，属于微细加工
，同时也是生物芯片技术的范畴，具体涉及一种生物芯片及其制备方法。
技术介绍
生物芯片，用于生物或化学研究的各种测定方案涉及进行大量的受控反应；在某些情况下，这些受控反应在支撑表面上进行，然后操作人员可以观测并分析所需的反应，以帮助确定所需的反应中涉及的化学品的属性或特征；例如：在一些方案中，在受控条件下，包含可识别的标记(例如荧光标记)的化学组成部分可以选择性地结合至另一化学组成部分，通过辐射激发标记并检测来自标记的光发射可以观测到这些化学反应，也可以通过其他方式(如化学发光)提供光发射。这类方案的例子包括DNA测序，在一个边合成边测序(SBS)方案中，通过桥式PCR在流道的表面上形成克隆扩增子簇。在生成克隆扩增子簇后，可以将扩增子“线性化”，以产生单链DNA(sstDNA)，将一系列的试剂流入流动池，以完成测序循环。每个测序循环通过具有独特的荧光标记的单核普酸(例如A,T,G,C)延伸sstDNA。每个核酸具有只允许一个循环内发生单碱基掺入的可逆终止子，核酸被添加到sstDNA簇后，在流道内成像(即，每个荧光标记一个)，成像后，荧光标记和终止子被从sstDNA化学裂解，而不断增长的DNA链准备用于另一循环，可以重复几个循环的试剂输送和光学检测，以确定克隆扩增子的序列。然而，被配置以执行这些方案的系统可能能力有限以及可能不符合成本效益，因此，一般需要能够以具有成本效益的、更简易的或者以其他方式改进的方式执行测定方案或能够用于测定方案过程的改进的系统、方法和装置。生物芯片在上述测序过程中作为耗材大量使用，作为生物芯片一部分的流通池，其加工方法应用最多的掩膜加工方法(Bulknanomachining)，首先在基片上通过光刻、刻蚀形成通道，然后用另一块盖片与其封合形成芯片；这种方法原理简单，可用于复杂结构的制作；但制得的纳米通道易变形塌陷或堵塞，且无论用何种材料，芯片的封合始终是一个难点；为了得到更小宽度的通道，在这些方法中多使用精密的光刻技术，如电子束光刻(electron.beamlithography，EBL)、聚焦离子束光刻(focused.ionbeam，FIB)等，但这些技术大多成本昂贵，且不适用于多维纳米通道的加工制作。表面加工方法(Surfacenanomachining)也称牺牲层技术(Sacrificiallayertechnology)，是一种先形成闭合的芯片，然后除去牺牲层，在芯片中形成纳米通道的加工技术；但这种方法步骤繁琐而且耗时，牺牲层的刻蚀时间通常达数小时甚至数十小时；另外已报道的方法如纳米压印光刻方法(Nanoimprintlithography)，只能加工简单设计的芯片；掩埋通道技术(Buriedchanneltechnology)制作复杂，且要用到气相沉积(Chernicalvapordeposition，cvo)真空技术；化学机械抛光技术(Chemicalmechanicalpolishing)制作步骤较多，繁琐耗时；这些加工技术在制作纳米结构时，可以根据所要分析研究的物质及需要来制作相应尺寸、形态的纳米结构，使分析更有针对性，而且几种方法相结合，可以取长补短，虽然繁琐也能满足分析的要求，但这样将使成本更高，因此找到一种更简便、更低廉的方法来制作微结构通道将显得非常必要。键合是流通池加工中一个关键的工艺环节，玻璃流通池的键合方法一般分为静电(阳极或场助)键合、热键合和粘接键合；高温键合工艺，需要将玻片在马弗炉中加热至550℃，然后保温6h，再缓慢降温，整个过程不但能耗高，而且往往整个工艺过程耗时十几个小时以上，生产效率低；低温键合工艺，所需温度相对较低，但一般也在100℃以上，室温下的低温键合技术目前还处于科研阶段；阳极键合需要复杂的设备，键合过程中也对玻璃加热(键合时温度在370～420℃)，然后加高直流电压(键合时直流电压控制在1000～1500V)使玻璃中的正离子(如钠、钾、钙离子)在强电场的作用下向负极运动，同时玻璃中的偶极子在强电场作用下，产生极化取向，在界面形成电子的积聚过程中，然后，在玻璃中固定的束缚负离子保持不动，并在硅的表面感应形成一层空间正电荷层，使得硅片和玻璃之间产生静电力完成键合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物芯片及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种生物芯片，所述生物芯片包括上基底、填充层和下基底，所述填充层分别与下基底、上基底键合，所述填充层的上表面设置有流道，所述填充层上表面的流道与上基底的下表面键合形成流动池，所述上基底上设置有若干个孔，所述孔包括若干个进液孔和若干个出液孔，所述流道两端分别与进液孔、出液孔连通。较优化地，所述流道包括第一流通段和第二流通段，所述第一流通段的两端分别与进液孔、出液孔连通；所述第二流通段的两端分别与进液孔、出液孔连通。较优化地，所述流道为U型流道，所述U型流道的两端分别与进液孔、出液孔连通。一种生物芯片的制备方法，包括以下步骤：1)加工：a)切片：分别对上基底(3)、下基底(1)进行切片，得到的上基底(3)、下基底(1)的长L1为0-75mm，宽W为0-25mm，所述上基底(3)、下基底(1)的厚度分别为0.1mm-1.5mm；b)打孔：对上基底(3)进行打孔，孔(5)的数量为0-40个；2)清洗：a)将上基底(3)、下基底(1)分别放入氢氟酸中，超声波清洗1-1.5h，然后用70℃去离子水冲洗干净；b)再用去离子水超声波清洗2-2.5h，每30-35min更换一次去离子水，然后用冷、热去离子水交替冲洗四遍；c)分别对上基底(3)、下基底(1)进行干燥；3)加工流道(4)：a)喷墨：首先将制备填充层(2)的聚合物颗粒与分散剂在反应管中混合，升温至70-100℃，搅拌1-5min至混合物为透明溶液，控制混合液表面张力为20-40mN/m，粘度为50-100cps；并将液滴从喷嘴压电喷出；再用红外线照射到所述液滴上，使所述液滴中含有的溶剂蒸发，且所述液滴中含有的聚合物颗粒熔化，熔化的聚合物颗粒在进行堆积，制备得到填充层(2)，所述填充层(2)的厚度为0.01mm-1.5mm；b)溅射：对制备得到的填充层(2)进行溅射刻蚀，抽真空至1×10-4Pa，溅射时间为20-30min，得到流道(4)；c)夹层填充：将制备好的填充层(2)填充至上基底(3)、下基底(1)之间；4)键合：将填充层(2)、上基底(3)、下基底(1)进行键合，得到所述生物芯片。较优化地，包括以下步骤：1)加工：a)切片：分别对上基底(3)、下基底(1)进行切片，得到的上基底(3)、下基底(1)的长L1为0-75mm，宽W为0-25mm，所述上基底(3)、下基底(1)的厚度分别为0.1mm-1.5mm；b)打孔：对上基底(3)进行打孔，孔(5)的数量为0-40个；2)清洗：a)将上基底(3)、下基底(1)分别放入氢氟酸中，超声波清洗1-1.5h，然后用70℃去离子水冲洗干净；b)再用去离子水超声波清洗2-2.5h，每30-35min更换一次去离子水，然后用冷、热去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物芯片，其特征在于：所述生物芯片包括上基底(3)、填充层(2)和下基底(1)，所述填充层(2)分别与下基底(1)、上基底(3)键合，所述填充层(2)的上表面设置有流道(4)，所述填充层(2)上表面的流道(4)与上基底(3)的下表面键合形成流动池(6)，所述上基底(3)上设置有若干个孔(5)，所述孔(5)包括若干个进液孔(51)和若干个出液孔(52)，所述流道(4)两端分别与进液孔(51)、出液孔(52)连通。

【技术特征摘要】
1.一种生物芯片，其特征在于：所述生物芯片包括上基底(3)、填充层(2)和下基底(1)，所述填充层(2)分别与下基底(1)、上基底(3)键合，所述填充层(2)的上表面设置有流道(4)，所述填充层(2)上表面的流道(4)与上基底(3)的下表面键合形成流动池(6)，所述上基底(3)上设置有若干个孔(5)，所述孔(5)包括若干个进液孔(51)和若干个出液孔(52)，所述流道(4)两端分别与进液孔(51)、出液孔(52)连通。2.根据权利要求1所述的一种生物芯片，其特征在于：所述流道(4)包括第一流通段(41)和第二流通段(42)，所述第一流通段(41)的两端分别与进液孔(51)、出液孔(52)连通；所述第二流通段(42)的两端分别与进液孔(51)、出液孔(52)连通。3.根据权利要求1所述的一种生物芯片，其特征在于：所述流道(4)为U型流道，所述U型流道(4)的两端分别与进液孔(51)、出液孔(52)连通。4.一种生物芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)加工：a)切片：分别对上基底(3)、下基底(1)进行切片，得到的上基底(3)、下基底(1)的长L1为0-75mm，宽W为0-25mm，所述上基底(3)、下基底(1)的厚度分别为0.1mm-1.5mm；b)打孔：对上基底(3)进行打孔，孔(5)的数量为0-40个；2)清洗：a)将上基底(3)、下基底(1)分别放入氢氟酸中，超声波清洗1-1.5h，然后用70℃去离子水冲洗干净；b)再用去离子水超声波清洗2-2.5h，每30-35min更换一次去离子水，然后用冷、热去离子水交替冲洗四遍；c)分别对上基底(3)、下基底(1)进行干燥；3)加工流道(4)：a)喷墨：首先将制备填充层(2)的聚合物颗粒与分散剂在反应管中混合，升温至70-100℃，搅拌1-5min至混合物为透明溶液，控制混合液表面张力为20-40mN/m，粘度为50-100cps；并将液滴从喷嘴压电喷出；再用红外线照射到所述液滴上，使所述液滴中含有的溶剂蒸发，且所述液滴中含有的聚合物颗粒熔化，熔化的聚合物颗粒在进行堆积，制备得到填充层(2)，所述填充层(2)的厚度为0.01mm-1.5mm；b)溅射：对制备得到的填充层(2)进行溅射刻蚀，抽真空至1×10-4Pa，溅射时间为20-30min，得到流道(4)；c)夹层填充：将制备好的填充层(2)填充至上基底(3)、下基底(1)之间；4)键合：将填充层(2)、上基底(3)、下基底(1)进行键合，得到所述生物芯片。5.根据权利要求4所述的一种生物芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)加工：a)切片：分别对上基底(3)、下基底(1)进行切片，得到的上基底(3)、下基底(1)的长L1为0-75mm，宽W为0-25mm，所述上基底(3)、下基底(1)的厚度分别为0.1mm-1.5mm；b)打孔：对上基底(3)进行打孔，孔(5)的数量为0-40个；2)清洗：a)将上基底(3)、下基底(1)分别放入氢氟酸中，超声波清洗1-1.5h，然后用70℃去离子水冲洗干净；b)再用去离子水超声波清洗2-2.5h，每30-35min更换一次去离子水，然后用冷、热去离子水交替冲洗四遍；c)分别对上基底(3)、下基底(1)进行干燥；3)加工流道(4)：a)喷墨：首先将制备填充层(2)的聚合物颗粒与分散剂在反应管中混合，升温至70-100℃，搅拌1-5min至混合物为透明溶液，控制混合液表面张力为20-40mN/m，粘度为50-100cps；并将液滴从喷嘴压电喷出；再用红外线照射到所述液滴上，使所述液滴中含有的溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：范佳杰，陈一文，张忠华，刘自豪，马梦君，翟进生，范向伟，高彩琴，邵国胜，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41