具有图案化表面化学成分的纳米图案化膜制造技术

一种制品，该制品包括柔性结构化膜，该柔性结构化膜具有第一主表面和第二主表面，其中该柔性结构化膜的第一主表面具有由平台区域分隔开的多个柱，并且该柱具有暴露表面。抗生物污染层，该抗生物污染层存在于该平台区域中，并且该抗生物污染层具有甲基化表面。无机层，该无机层在该柱的该暴露表面上，其中该无机层包含金属或金属氧化物。分析物结合层，该分析物结合层在该无机层上，其中该分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合物。该分析物结合层的暴露表面包含被选择用于与生物化学分析物结合的至少一个官能团。析物结合的至少一个官能团。析物结合的至少一个官能团。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有图案化表面化学成分的纳米图案化膜

技术介绍

[0001]高通量化学和生物测定诸如核酸和肽测序，或蛋白质、基因和其他生物化学和药物测定依赖于昂贵的一次性耗材。例如，除了用于探测、检测或测量未知样品的化学和生物试剂之外，高通量测定通常需要使用图案化流动池耗材，其中化学和生物化学试剂可以选择性地与目标分析物反应。
[0002]如今，市售测定中的图案化流动池包含带有蚀刻后的纳米孔的玻璃或硅基板。玻璃基板中的纳米孔各自包含被选择用于结合所选目标分析物的化学官能团，并且被抗污染或非相互作用涂层或表面化学成分的区域隔开。在一些示例中，化学官能团可以是官能化的聚合物或低聚物，例如含聚丙烯酰胺的水凝胶，或通过小分子接头直接附着到基板上。这些图案化流动池可以使用复杂且昂贵的基于晶片的光刻工艺来制造，该光刻工艺包含多个化学机械平坦化(CMP)、旋涂和洗涤步骤以用正确的化学官能团填充纳米孔，并将抗生物污染涂层放置在纳米孔之间。
[0003]为了减轻使用高通量测定的最终用户的财务负担，并使测定能够更容易地进入新市场，有必要降低使用的耗材(包括带有蚀刻后的纳米孔的玻璃或硅基板)的成本。

技术实现思路

[0004]一般而言，本公开涉及用于化学或生物测定诸如例如核酸、蛋白质和其他生物化学筛选程序的纳米图案化基板，其形成在柔性结构化膜上。在各种实施方案中，该柔性结构化膜可以用纳米级柱进行结构化，该纳米级柱具有被选择用于在测定中与目标分析物结合的官能化分析物结合区域。在一些实施方案中，官能化柱可以散布在抗生物污染平台区域之间。
[0005]在化学或生物测定中使用的一些抗生物污染层可以由诸如无定形含氟聚合物树脂的材料制成，该材料需要在高温(大于约50℃)下烘烤数个30分钟循环。相比之下，本公开的抗生物污染层由包括非反应性疏水性甲基化表面的材料制成，其可消除在生产过程中对高温烘烤循环的需要。
[0006]可在连续制造工艺中生产纳米图案化柔性聚合物膜基板，与在零件基础上产生的基于晶片的光刻工艺方法相比，该连续制造工艺可提供更高的产量和更低的制造成本。该纳米图案化柔性聚合物膜基板可被构造成与多种测定试剂和仪器一起使用，并且可用于例如全基因组测序、微生物组测序、基因或基因区段检测、RNA检测、单核苷酸多态性检测、mRNA测序、非编码RNA测序、DNA甲基化测序、蛋白质表达、蛋白质测序、肽和其他生物化学化合物检测、小分子或生物标志物检测以及化学和环境污染物检测。在一些实施方案中，柔性有机载体膜基板可以粘附地安装在支撑层上，这使得在目前采用更刚性的硅或玻璃基板材料的筛选仪器中使用该基板成为可能。
[0007]当生产纳米结构化基板时，相对于硅晶片加工技术，连续加工(在一些情况下也被称为辊对辊加工)还提供了若干优点和增加的设计灵活性。例如，当使用硅晶片制造纳米图案化基板时，在远离晶片表面延伸的柱状结构上接枝分析物结合性化学成分可能是困难
的，并且因此在硅晶片构造中，结合性化学成分可能限于晶片的凹陷孔状区域。另外，因为厚的无机层花费更长时间沉积，并且由于聚合物载体幅材的必要柔韧性，无机层可被制成薄的(小于200nm)。进一步地，与传统的晶片加工相比，通过辊对辊加工沉积的无定形硅氧化物层可以包含诸如铝或碳的杂质，以允许使用诸如溅射或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的加工技术在柔性、温度敏感表面上实现有效沉积速率。
[0008]在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包括：柔性结构化膜，该柔性结构化膜具有第一主表面和第二主表面，其中该柔性结构化膜的第一主表面包括由平台区域分隔开的多个柱，并且其中该柱包括暴露表面；抗生物污染层，该抗生物污染层在该平台区域中，其中该抗生物污染层具有甲基化表面；无机层，该无机层在该柱的暴露表面上，其中该无机层包含金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物；和分析物结合层，该分析物结合层在该无机层上，其中该分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合物，并且其中该分析物结合层的暴露表面包含至少一个被选择用于与生物化学分析物结合的官能团。
[0009]在另一个方面，本公开涉及一种用于制造诊断装置的部件的方法，该方法包括：提供柔性结构化膜，该柔性结构化膜具有第一主表面和第二主表面，其中该柔性结构化膜的第一主表面包括图案化表面，该图案化表面包括散布有平台区域的柱的布置；在该柔性结构化膜的第一主表面上施加释放层，使得该释放层覆盖该柱的顶表面和该平台区域，其中该释放层包括富含甲基(CH3)基团的表面；在该释放层上施加平坦化层；用含氧蚀刻材料蚀刻该平坦化层的一部分以在该柱的顶表面上形成非甲基化无机层，其中该无机层包含金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物；移除该平坦化层；以及将官能硅烷材料附着在该柱的顶表面上的该无机层上，并且使该官能硅烷材料聚合以在无机层上形成分析物结合层，其中该分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合物，并且其中该分析物结合层包含至少一个与生物化学分析物反应的官能团。
[0010]在另一个方面，本公开涉及一种用于检测生物化学分析物的诊断装置，该诊断装置包括具有流体通道的图案化布置的流动池，该流体通道被构造成提供用于包含该生物化学分析物的样品流体的流动导管，其中该流动池的流体通道中的至少一些流体通道在其表面上衬有：柔性结构化膜，该柔性结构化膜具有第一主表面和第二主表面，其中该柔性结构化膜的第一主表面包括具有延伸到该流动池的流体通道中的暴露表面的多个柱，其中该柱散布有平台区域；抗生物污染层，该抗生物污染层在该平台区域中，其中该抗生物污染层包括甲基化表面；非甲基化无机层，该非甲基化无机层在该柱的暴露表面上，其中该无机层包含金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物；和分析物结合层，该分析物结合层在该无机层上，其中该分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合物，并且其中该分析物结合层的暴露表面包含至少一个被选择用于与该样品流体中的生物化学分析物结合的官能团。
[0011]这些和其他实施方案包括在以下示例性实施方案列表中。
[0012]示例性实施方案列表：
[0013]实施方案A.一种制品，该制品包括：柔性结构化膜，该柔性结构化膜具有第一主表面和第二主表面，其中该柔性结构化膜的第一主表面包括由平台区域分隔开的多个柱，并且其中该柱包括暴露表面；抗生物污染层，该抗生物污染层在该平台区域中，其中该抗生物
污染层具有甲基化表面；无机层，该无机层在该柱的暴露表面上，其中该无机层包含金属或金属氧化物；和分析物结合层，该分析物结合层在该无机层上，其中该分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合物，并且其中该分析物结合层的暴露表面包含至少一个被选择用于与生物化学分析物结合的官能团。
[0014]实施方案B.根据实施方案A所述的制品，其中该无机层包含Si、Ti或Al中的至少一种或它们的氧化物，并且其中该无机层的厚度小于约200nm。
[0015本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制品，所述制品包括：柔性结构化膜，所述柔性结构化膜具有第一主表面和第二主表面，其中所述柔性结构化膜的第一主表面包括由平台区域分隔开的多个柱，并且其中所述柱包括暴露表面；抗生物污染层，所述抗生物污染层在所述平台区域中，其中所述抗生物污染层具有甲基化表面；无机层，所述无机层在所述柱的所述暴露表面上，其中所述无机层包含金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物；和分析物结合层，所述分析物结合层在所述无机层上，其中所述分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合物，并且其中所述分析物结合层的暴露表面包含被选择用于与生物化学分析物结合的至少一个官能团。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述无机层包含Si、Ti或Al中的至少一种或它们的氧化物，并且其中所述无机层的厚度小于约200nm。3.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述无机层包含SiC
x
O
y
，并且所述抗生物污染层包含甲基封端的SiC
x
H
y
。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的制品，其中所述分析物结合层包含丙烯酰胺共聚物、缩合的硅烷以及它们的混合物和组合物。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的制品，其中所述柱具有100nm至1500nm的直径。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的制品，其中所述柱具有大于0nm但至多1000nm的高度。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的制品，其中所述柔性结构化膜具有低自发荧光。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的制品，所述制品还包括聚合物支撑层，所述聚合物支撑层具有第一主表面和第二主表面，其中所述聚合物支撑层的所述第一主表面在所述结构化膜的所述第二主表面上。9.根据权利要求8所述的制品，所述制品还包括粘合剂层，所述粘合剂层在所述聚合物支撑层的所述第二主表面上。10.根据权利要求9所述的制品，所述制品还包括支撑层，所述支撑层在所述粘合剂层上，其中所述支撑层选自离型衬垫和刚性基板。11.一种用于制造诊断装置的部件的方法，所述方法包括：提供柔性结构化膜，所述柔性结构化膜具有第一主表面和第二主表面，其中所述柔性结构化膜的所述第一主表面包括图案化表面，所述图案化表面包括散布有平台区域的柱的布置；在所述柔性结构化膜的所述第一主表面上施加释放层，使得所述释放层覆盖所述柱的顶表面和所述平台区域，其中所述释放层包括富含甲基(CH3)基团的表面；在所述释放层上施加平坦化层；用含氧蚀刻材料蚀刻所述平坦化层的一部分以在所述柱的所述顶表面上形成非甲基化无机层，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨里克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：