生物分析的芯片、生物分析的系统和芯片的制造方法技术方案

本公开的各实施例总体上涉及生物分析的芯片、生物分析的系统和芯片的制造方法。一种用于生化反应的芯片包括：包括根据布置图案布置的多个第一通孔的第一本体；具有亲水表面并且在亲水表面上耦合到第一本体的第二本体；以及在亲水表面之上延伸并且在第一本体与第二本体之间形成耦合界面的中间层。中间层由疏水材料制成，在亲水表面之上连续延伸，并且具有多个第二通孔，亲水表面的相应区域通过该多个第二通孔暴露。亲水区域可以被功能化以进行PCR。PCR。PCR。

【技术实现步骤摘要】
生物分析的芯片、生物分析的系统和芯片的制造方法


[0001]本公开涉及一种用于生物分析的芯片、一种包括该芯片的用于生物分析的系统以及一种该芯片的制造方法。

技术介绍

[0002]众所周知，根据各种识别模式，核酸分析需要以下初步步骤：制备生物材料样品(特别是核酸)、扩增其中包含的核酸材料、以及对与所寻求的序列相对应的个体靶链或参考链进行杂交。
[0003]在制备步骤结束时，必须检查样品，以检查是否已经定期进行扩增。
[0004]根据称为实时PCR(聚合酶链反应)的方法，核酸通过适当选择的热循环进行扩增，并且在整个过程中通过荧光检测和监控扩增的演变。
[0005]进行扩增反应，使得载体中提供的识别室中包含的核酸链包括荧光分子或荧光团。
[0006]已知芯片设置有识别室，该识别室具有亲水性基底部分和疏水性侧边缘部分。根据现有技术，这种需要通过在具有亲水表面的芯片上布置疏水材料的容纳结构来实现，该容纳结构限定多个腔室。
[0007]在没有疏水性限制的情况下，腔室中包含的溶液(包括生物样品和试剂)可以呈现过度的周边分布，这两种分布都会以反应条件为代价，其均匀性可能会受到损害，直至反应本身显著减慢或甚至被阻止，并且以指示反应结果的信号的外部检测为代价。

技术实现思路

[0008]本公开提供了一种用于生物分析的芯片、一种包括该芯片的用于生物分析的系统以及一种该芯片的制造方法，这些可以替代现有技术，这将简化制造方法并且同样降低中间产品和最终产品的成本。
[0009]根据本公开，提供了一种用于生物分析的芯片、一种包括该芯片的用于生物分析的系统以及一种该芯片的制造方法。
[0010]例如，在至少一个实施例中，一种用于生化反应的芯片包括：包括根据布置图案布置的多个第一通孔的第一本体；具有亲水表面并且在亲水表面上耦合到第一本体的第二本体；以及在亲水表面之上延伸并且在第一本体与第二本体之间形成耦合界面的中间层，其中中间层由疏水材料制成，并且具有多个第二通孔，多个第二通孔根据上述布置图案布置，并且亲水表面的相应区域通过多个第二通孔暴露，其中第一本体和第二本体耦合在一起，使得相应第二通孔和围绕上述相应第二通孔的中间层的一部分通过上述第一通孔中的每个暴露。
附图说明
[0011]为了更好地理解本公开，现在将纯粹通过非限制性示例并且参考附图描述其一些
实施例，在附图中：
[0012]图1A是根据本公开的一个实施例的包括用于生化分析的微反应器或芯片的结构的分解透视图；
[0013]图1B是包括图1A的微反应器的结构的透视图；
[0014]图2A和图2B以横截面视图示出了分别布置在亲水表面和疏水表面上的液滴；
[0015]图3
‑
图6以横截面视图示出了根据本公开的用于制造图1A、图1B的微反应器的步骤；
[0016]图7是根据图3
‑
图6中所描述的制造的图1A、图1B的微反应器的单个反应室的细节的横截面视图；以及
[0017]图8示出了包括图1A、图1B的微反应器的用于生物分析的系统。
具体实施方式
[0018]联合参考图1A和图1B，将用于生化分析的芯片1的一部分(也称为微反应器)作为整体进行说明。芯片1包括例如由聚合物材料(例如，塑料材料，通常为聚丙烯或聚碳酸酯)制成的第一管芯3、以及例如包括半导体材料(诸如硅)衬底2的第二管芯4。根据需要，其他材料在任何情况下都是可能的。
[0019]例如氧化硅(SiO2)的亲水层8在第二管芯4的正面4a(在该示例中，与衬底2的顶面重合)之上延伸。亲水层8可以由亲水材料制成。
[0020]具有低润湿性特性的耦合和表面改性层10(即，疏水层)在亲水层8上在第一管芯3与第二管芯4之间延伸。该层10具有双重功能，即，实现第一管芯3与第二管芯4之间的物理耦合(粘贴)、以及选择性地和局部地改性(如下文更全面地说明的)亲水层8的润湿性特性。
[0021]下文中，为了简单起见，耦合和表面改性层10将被称为疏水层10。换言之，耦合和表面改性层可以由疏水材料制成。
[0022]疏水层10在亲水层8之上连续延伸，并且具有多个通孔12，亲水层8的相应区域8'通过通孔12暴露或可接近。
[0023]在使用中，含有待分析生物样品的液体溶液沉积在区域8'中。通孔12在俯视图中(即，在平面XY中)的形状根据需要进行限定，并且例如为圆形形状。通孔的直径在0.2mm
‑
3.0mm的范围内选择。
[0024]在一个实施例中，在平面XY中的视图中，通孔12根据矩阵图案(特别是图1中的3
×
2矩阵)布置。在任何情况下，其他布置图案也是可能的。
[0025]第一管芯3包括多个井5(具体地，数目等于通孔12的数目)，每个井由内壁5a界定；每个井5设计为接收含有待分析生物样品的溶液。在俯视图中，井5具有一般多边形形状，例如四边形，其边a和b沿着X和Y轴测量的长度在3mm至6mm的范围内自由选择。井5的沿着与由X和Y轴限定的平面正交的Z轴测量的深度c在2至4mm的范围内选择。井5的深度c等于第一管芯3的厚度。
[0026]备选地，井5可以具有圆形或椭圆形形状，其直径或轴的尺寸与边a和b的直径或轴相当，并且深度相似。
[0027]在平面XY中的视图中，井5根据针对通孔12所述的相同矩阵图案布置，并且沿着方向X和Y彼此分开，分开的量根据需要选择，特别是为了确保相邻井之间没有交叉污染(尤其
是在引入待分析溶液的步骤期间)。然而，很明显，井5的布置图案可以与所示的不同，并且可以根据需要自由选择。
[0028]井5的形状和布置使得，当第一管芯3耦合到疏水层10和第二管芯4时，通孔12通过井5可进入以接收待分析溶液。特别地，在平面XY中的视图中，通孔12完全包含在井5内。
[0029]特别地，在平面XY中的视图中，通孔12的直径小于井5的直径，因此，待分析溶液滴的形状由通孔12的形状和尺寸而不是由井5的形状和尺寸限定。换言之，当待分析溶液被引入井5中时，通过通孔12暴露的区域8'的润湿性特性与疏水层10的润湿特性之间的差异导致待分析溶液被限制在通孔12内。
[0030]每个井5与区域8'以及疏水层10的通过相应井5暴露的部分一起限定PCR室。
[0031]根据一个实施例，加热器6和温度传感器7也集成在第二管芯4中。温度传感器7例如为热阻型(但是，其他类型的传感器也是可能的)。实际上，它们的电阻随温度而变化，并且因此，电阻读数指示给定时刻的温度。加热器6和温度传感器7例如形成在第二管芯4的与正面4a相对的背面4b上。在该示例中，背面4b与衬底2的底面重合。
[0032]在通过本公开的非限制性示例而提供的实施例中，第二管芯4在相对于第一管芯3的一侧略微突出，并且在突出侧容纳接触垫9，以向加热器6和温度传感器7的电连接区域提供控制和读取卡(未示出)。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生化反应的芯片，包括：第一本体，包括根据布置图案布置的多个第一通孔；第二本体，具有亲水表面并且在所述亲水表面上耦合到所述第一本体；以及中间层，其在所述亲水表面之上延伸并且位于所述第一本体与所述第二本体之间，所述中间层由疏水材料制成并且具有多个第二通孔，所述多个第二通孔根据所述布置图案布置，并且所述亲水表面的相应区域通过所述多个第二通孔暴露，其中所述第一本体和所述第二本体耦合在一起，使得相应第二通孔和围绕所述相应第二通孔的所述中间层的一部分通过所述第一通孔中的每个第一通孔暴露。2.根据权利要求1所述的芯片，其中所述中间层与所述亲水表面直接接触地连续延伸。3.根据权利要求1所述的芯片，其中所述第二本体包括半导体材料衬底和所述衬底上的亲水材料层，所述亲水材料层形成所述第二本体的所述亲水表面。4.根据权利要求3所述的芯片，其中所述衬底由硅制成，并且所述亲水材料层由选自以下项的材料制成：氧化硅、氮化硅、碳化硅、硅、亲水金属。5.根据权利要求1所述的芯片，其中所述中间层具有在每秒10Pa至80Pa的范围内的粘度、以及由比所述亲水层的接触角大至少40
°
的接触角确定的润湿性特性。6.根据权利要求1所述的芯片，其中所述中间层是硅酮膏。7.根据权利要求1所述的芯片，其中所述中间层由选自以下项的材料制成：硅酮、环氧树脂或丙烯酸糊剂。8.根据权利要求1所述的芯片，其中所述第二通孔具有第一直径的椭圆形、圆形或多边形形状，并且其中所述第一通孔具有第二直径的椭圆形、圆形或多边形形状，所述第二直径大于所述第一直径。9.根据权利要求1所述的芯片，其中所述第一本体由疏水材料制成。10.根据权利要求1所述的芯片，其中所述第二通孔中的一个或多个第二通孔容纳至少一个检测区域，所述至少一个检测区域包括被设计为与相应的一个或多个结合配对物建立键合的一个或多个受体。11.一种用于生化反应的芯片的制造方法，包括以下步骤：提供第一本体，所述第一本体包括根据布置图案布置的多个第一通孔；提供具有亲水表面的第二本体；形成具有多个第二通孔的中间层，所述多个第二通孔根据所述布置图案布置在所述亲水表面上，所述亲水表面的相应区域通过所述多个第二通孔暴露，形成具有所述多个第二通孔的所述中间层包括使用丝网印刷技术沉积疏水材料；以及通过所述中间层将所述第一本体和所述第二本体耦合在一起，以及将所述第一本体和所述第二本体耦合在一起包括将所述第一通孔中的每个第一通孔与所述第二通孔中的对应第二通孔对准。12.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述中间层包括形成具有第一直径的椭圆形或圆形或多边...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：