本发明专利技术公开了一种用来制作生物芯片的硅藻阵列化定位加工方法，该加工方法通过涂覆热熔胶→旋涂光刻胶→光刻→密排硅藻→加热软化定位→冷却去胶，将硅藻阵列化固定在基片表面，使制得的复合微流体基片中表面拥有硅藻的点阵，并且保持了硅藻原有的丰富外形、以及纳米级多孔微结构，使得该复合微流体基片在保证高通量的前提下，能够在生物芯片领域发挥自动装载检测探针和吸附靶分子的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制作生物芯片基片的加工方法，更特别地说，是指一种将硅藻阵 列化加工在基片上的方法。经本专利技术方法制得的复合微流体基片应用到生物芯片领域，能 够发挥自动装载检测探针和吸附靶分子的作用。
技术介绍
硅藻是一种在自然界广泛存在的微生物。同其他微生物相比，它有着比较特殊的 材质及结构(如球形、片形、环形、盘形、圆筒形、杆形、舟形等)。首先，硅藻壳的材质绝大部 分由二氧化硅构成；其次，单体硅藻有着几微米到几十微米的体积，内部拥有空腔结构，表 面拥有着使用机械方法难以加工出来的纳米级微孔。因此，单体硅藻表面纳米级微孔不仅 具有吸附微小颗粒的作用，同时也具有过滤较大颗粒杂质以及缓慢释放内部液体的功能， 其内部空腔还具有保存功能颗粒以及液体的功能。硅藻土作为化石化的硅藻在自然界中作为矿产大量存在着，因而来源广泛、价格 低廉、且不再含有蛋白质等有机质。微流体基片，是结合生物技术、微电子、微机械等技术，把实验室中许多仪器的功 能缩小到芯片上来处理。其具有的微小尺寸以及功能的高集成度，主要应用于微量样品的 制备、进样、反应及检测。当夹杂有靶分子的流体流过微流体基片上的微流道时，微流体基 片上的检测探针会与靶分子结合，发出荧光，完成检测反应。为了保证检测的高通量，常在 基片表面制作阵列化的检测点阵。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种将硅藻阵列化固定在基片表面的加工方法，该加工方法 通过涂覆热熔胶一旋涂光刻胶一光刻一密排硅藻一加热软化定位一冷却去胶，将硅藻阵列 化固定在基片表面，使制得的复合微流体基片中表面拥有硅藻的点阵，并且保持了硅藻原 有的丰富外形、以及纳米级多孔微结构，使得该复合微流体基片在保证高通量的前提下，能 够在生物芯片领域发挥自动装载检测探针和吸附靶分子的作用。本专利技术的，包括有下列步骤步骤一硅藻的预处理将硅藻加入去离子水中搅拌均勻得到第一混合物；用量lg的硅藻中加入15ml 20ml的去离子水；步骤二 基片的预处理(A)按所需尺寸截取基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；(B)向玻璃容器中加入IOOml IOOOml的去离子水，在功率700W 1000W、工作 频率28KHz 40KHz的条件下超声清洗IOmin 30min得到第一预处理基片；(C)将第一预处理基片放入另一玻璃容器中，加入质量浓度为95%的无水乙醇， 然后置于超声清洗机中，在功率700W 1000W、工作频率28KHz 40KHz的条件下超声清洗IOmin 30min后，得到第二预处理基片；(D)将第二预处理基片在温度为90°C 120°C中干燥20min 40min后，取出即得到清洁基片；步骤三在清洁基片上平铺热熔胶(A)将步骤二处理得到的清洁基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至110°C 140°C，并在此温度下保持恒温；然后将固体热熔胶置于清洁基片上，经5min IOmin后固 体热熔胶被融化平铺在清洁基片上；(B)在20°C 35°C温度下冷却IOmin 15min后得到热熔胶基片；每平方厘米的清洁基片上使用0. 05g 0. 15g的固体热熔胶；在本专利技术中，使用的固体热熔胶的软化温度为60°C 80°C，且不溶于有机碱溶 液；该固体热熔胶可以是热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯丙 烯酸共聚物(EAA)、聚酰胺(PA)、聚酯(PES)和聚酯酰胺(PEA)中的一种。步骤四光刻制阵列化图形(A)将经步骤三处理得到的热熔胶基片安装在勻胶机上；在第一转速为500r/ min 1000r/min的条件下，滴加入0. 5ml 2ml的光刻胶正胶；在第二转速为2500r/ min 3500r/min的条件下，勻胶20s 40s后，得到第一复合基片；(B)将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至110°C 120°C，并在此 温度下进行前烘处理2min 3min，得到第二复合基片；(°C )将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图 形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光IOs 20s，得到第三复合基片；掩模(Mask)是光刻技术中进行图案转移的模板。在本专利技术中，掩模是用来将阵列 化的图案转移到基片的工具。(D)将第三复合基片置于质量百分比浓度为70% 95%的显影液中浸泡2s 5s 后取出，然后用去离子水中浸泡5s IOs定影，第三复合基片表面阵列化图形区域的光刻 胶被移除，露出热熔胶，得到第四复合基片；(E)将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至120°C 130°C，并在此 温度下进行后烘处理Imin 2min后取出；(F)在20°C 35°C温度下冷却IOmin 15min后得到第五复合基片；步骤五定位硅藻(A)在第五复合基片表面均勻滴加第一混合物，并将其在20°C 35°C温度下静置 15min 30min后得到第六复合基片；用量1平方厘米的第五复合基片上滴加50 μ 1 100 μ 1的第一混合物；在本专利技术中，硅藻通过气-液界面张力在第五复合基片表面密布排列，提高了排 列的效率，降低了硅藻的排列成本，减少了污染。(B)将第六复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至60°C 80°C，并在此温 度下静置IOmin 20min后取出；在本专利技术中，第六复合基片表面阵列化图形区域分布的硅藻被热熔胶定位。(C)在20°C 35°C温度下冷却15min 30min后得到第七复合基片；(D)将第七复合基片置于去胶液中浸泡3min Smin后取出，得到复合微流体基片。本专利技术利用热熔胶和光刻工艺将硅藻阵列化固定在基片表面的加工方法，其具有 的优点在于①硅藻在基片表面的阵列化排列是通过气-液界面张力、以及加热去胶完成的， 相比于接触点样、微操作仪拨动等阵列化加工方法，本专利技术加工方法具有高效率、低成本、 低污染等优点。②在加热软化步骤中，采用低温环境(60°C 80°C)进行硅藻定位，能够保证硅藻 的完整性以及微孔尺寸的稳定性，从而实现了复合微流体基片具有自动装载检测探针和吸 附靶分子的功能。③本专利技术制得复合微流体基片上的硅藻，因其微孔结构具有自动装载检测探针和 吸附靶分子功能，能够提高生物芯片的检测效率，以及检测准确度。④由于复合微流体基片上固定的硅藻具有阵列化分布，因此可以同时检测大量不 同靶分子，达到检测的高通量目的。⑤由于硅藻形状尺寸多种多样，如圆盘状、月牙状、球状、杆状、丝状等，并且表面 拥有不同微纳米尺寸的微孔结构，使得复合微流体基片可以利用不同形状的硅藻制作多种 微流道生物芯片。⑥由于复合微流体基片上的硅藻全部由二氧化硅构成，本身透明且不发荧光；又 因热熔胶是透明材质，而且在常用激发光波段下也不发荧光，二者应用在生物芯片领域不 会给荧光检测带来影响。附图说明图1是本专利技术阵列化定位硅藻的加工示意图。图2是实施例1中圆筛藻的电镜图片。图2A是实施例1中掩模的外形结构示意图。图2B是经实施例1方法制得的圆筛藻复合微流体基片的光学显微镜照片。图2C是圆筛藻复合微流体基片吸附荧光蛋白的荧光显微镜照片。图3是实施例2中直链藻的电镜图片。图4是实施例3中桥弯藻的电镜图片。图4A是经实施例3方法制得的桥弯藻复合微流体基片的光学显微镜照片。 具体实施例方式下面将结合附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用来制作生物芯片的硅藻阵列化定位加工方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一：硅藻的预处理将硅藻加入去离子水中搅拌均匀得到第一混合物；用量：１ｇ的硅藻中加入１５ｍｌ～２０ｍｌ的去离子水；步骤二：基片的预处理（Ａ）按所需尺寸截取基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；（Ｂ）向玻璃容器中加入１００ｍｌ～１０００ｍｌ的去离子水，在功率７００Ｗ～１０００Ｗ、工作频率２８ＫＨｚ～４０ＫＨｚ的条件下超声清洗１０ｍｉｎ～３０ｍｉｎ得到第一预处理基片；（Ｃ）将第一预处理基片放入另一玻璃容器Ｄ）将第七复合基片置于去胶液中浸泡３ｍｉｎ～８ｍｉｎ后取出，得到复合微流体基片。中，加入质量浓度为９５％的无水乙醇，然后置于超声清洗机中，在功率７００Ｗ～１０００Ｗ、工作频率２８ＫＨｚ～４０ＫＨｚ的条件下超声清洗１０ｍｉｎ～３０ｍｉｎ后，得到第二预处理基片；（Ｄ）将第二预处理基片在温度为９０℃～１２０℃中干燥２０ｍｉｎ～４０ｍｉｎ后，取出即得到清洁基片；步骤三：在清洁基片上平铺热熔胶（Ａ）将步骤二处理得到的清洁基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至１１０℃～１４０℃，并在此温度下保持恒温；然后将固体热熔胶置于清洁基片上，经５ｍｉｎ～１０ｍｉｎ后固体热熔胶被融化平铺在清洁基片上；（Ｂ）在２０℃～３５℃温度下冷却１０ｍｉｎ～１５ｍｉｎ后得到热熔胶基片；每平方厘米的清洁基片上使用０．０５ｇ～０．１５ｇ的固体热熔胶；步骤四：光刻制阵列化图形（Ａ）将经步骤三处理得到的热熔胶基片安装在匀胶机上；在第一转速为５００ｒ／ｍｉｎ～１０００ｒ／ｍｉｎ的条件下，滴加入０．５ｍｌ～２ｍｌ的光刻胶正胶；在第二转速为２５００ｒ／ｍｉｎ～３５００ｒ／ｍｉｎ的条件下，匀胶２０ｓ～４０ｓ后，得到第一复合基片；（Ｂ）将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至１１０℃～１２０℃，并在此温度下进行前烘处理２ｍｉｎ～３ｍｉｎ，得到第二复合基片；（Ｃ）将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光１０ｓ～２０ｓ后，得到第三复合基片；（Ｄ）将第三复合基片置于质量百分比浓度为７０％～９５％的显影液中浸泡２ｓ～５ｓ后取出，然后用去离子水中浸泡５ｓ～１０ｓ定影后，得到第四复合基片；（Ｅ）将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至１２０℃～１３０℃，并在此温度下进行后烘处理１ｍｉｎ～２ｍｉｎ后取出；（Ｆ）在２０℃～３５℃温度下冷却１...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张德远，蔡军，潘骏峰，王瑜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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