编码悬浮微芯片、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种编码悬浮微芯片、其制备方法及应用。该微芯片包括：透明基底，以及，用作图形识别码的不透明平面微结构，所述不透明平面微结构分布在透明基底表面。优选的，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的高反光堆叠结构层。该微芯片可经半导体微加工工艺制得，其应用模式为：首先利用悬浮在液相体系中的微芯片上的探针分子捕获待测物分子，再将微芯片从液相体系中分离、清洗，之后分别在可见光通道和荧光通道对微芯片成像，以分别确定微芯片所捕获的目标分子身份和对目标分子进行定量分析。本发明专利技术实现了具有高通量、良好检测精度的编码悬浮微芯片的低成本制造，可应用于对液体样品中的多重生物/医学指标同时进行检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微悬浮芯片及其制备工艺，尤其涉及一种编码悬浮微芯片、其制备方法及应用。
技术介绍
悬浮芯片技术(SAT)是一种新型、高通量的生物芯片技术，它是将流式细胞术、激光技术及应用流体学等技术结合在一起，利用悬浮在液相中的分类荧光编码微球作为检测载体，具有高通量、速度快、灵敏度高、特异性强及检测范围广等特点。近几年来，悬浮芯片技术在免疫学、基因组学、蛋白质组学及临床诊断检测等方面均获得了广泛应用。但参阅美国专利US2007037195 Al，现有的悬浮芯片尚存在诸多缺陷，难以充分满足实际应用的需要。 例如，美国专利US8148139B2揭不了一种光透射检测微球(Light TransmittedAssay Beads, LITAB)，其采用部分镂空的金属薄膜作为编码层，该镂空部分可被设计形成多种特定的条码图案(barcode pattern)。解码过程是依靠薄膜结构对光的透射率不同实现，即金属部分本身完全不透光，而镂空部分透光。在此金属编码层表面(包括镂空部分)覆盖有透明的高分子涂层，其同时具有两个作用一是提供固定各种生物分子探针的基底；二是调节整个微球的密度使之与待测液相基本一致从而使微球可悬浮其中。此外，还可通过在金属薄膜层中掺入顺磁(paramagnetic)材料实现用外加磁场控制微球的沉降。然则，该项技术实施时较为困难，比如，需要以昂贵的电子束蒸发等手段沉积钛、金等贵金属形成金属膜，并需要用高腐蚀性的氢氟酸来溶解金属膜进行镂刻，成本高昂，操作不易，且会带来环境污染等诸多问题，以及，需要在金属膜上另外覆设透明高分子材料等才能连接生物探针分子等，工序繁杂。
技术实现思路
本专利技术旨在针对现有技术中的不足，提供一种编码悬浮微芯片及其制备方法，该编码悬浮微芯片的主要用途是对液体样品中的多重生物/医学指标(一般来说是一些特定的生物分子，例如抗体、蛋白质等)同时进行检测，其具有的优点至少在于检测的多重性、高效性和灵敏性；以及制造上的简便性和经济性。本专利技术主要是基于如下方案而达成前述专利技术目的的，即在透明基底上加工形成对可见光充分不透明的平面微结构，并以所述平面微结构构建图形编码，所述图形编码在可见光照明下经光学成像后即可被辨识，并可根据预设规则或程序而转化为数字编码，用于标明所在微芯片的身份(类型)，通过制成不同图形即可对大量不同类型的微芯片进行编码。具体的讲，本专利技术的技术方案如下 一种编码悬浮微芯片，它包括 透明基底，以及，用作图形识别码的不透明平面微结构，所述不透明平面微结构分布在透明基底表面。作为优选方案之一，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的反光材料层。优选的，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的介电光学镀层。作为尤为优选的方案之一，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的高反光堆叠结构层，所述高反光堆叠结构层包括交替层叠的具有相对低折射率的材料层和具有相对高折射率的材料层。作为可选择的方案一，所述微芯片上还连接有探针分子。在本专利技术中，该探针分子 应作广义理解，即，其可理解为对于某些特定生物(化学)物质或某些特定生物(化学)反应能作出特异性的响应，并发出相应的光、电信号的指示性物质。因此，所述探针分子可包括化学探针分子和生物探针分子，其中，所述生物探针分子可选自蛋白质、多肽、DNA、RNA、LNA和PNA中的任意一种，但不限于此。作为可选择的方案一，所述探针分子连接在透明基底表面。作为尤为优选的实施例之一，所述透明基底的材料包括二氧化硅。该编码悬浮微芯片的制备方法包括依次在衬底表面形成牺牲层、透明材料层和对可见光充分不透明的材料层，而后微加工处理所述对可见光充分不透明的材料层，形成作为图形识别码的不透明平面微结构，最后除去牺牲层以使衬底剥离，获得目标产物。作为可选择的实施方案之一，所述微加工处理的操作包括依次进行的光刻胶涂布、光显影、刻蚀、清洗工序。作为优选方案之一，所述牺牲层的材料至少选自多晶硅、铝、光刻胶和高分子涂层中的任意一种，所述高分子涂层包括光刻胶涂层，但不限于此。作为优选方案之一，所述对可见光充分不透明的材料层包括反光涂层和/或反光镀层。作为尤为优选的实施例之一，，所述对可见光充分不透明的材料层具有高反光堆叠结构，所述高反光堆叠结构层包括交替层叠的具有相对低折射率的材料层和具有相对高折射率的材料层。更具体的讲，作为本专利技术的优选实施例之一，前述编码悬浮微芯片的制备方法包括如下步骤 (1)在衬底上形成牺牲层； (2)在牺牲层表面形成透明材料层； (3)在透明材料层表面形成对可见光充分不透明的材料层； (4)对对可见光充分不透明的材料层依次进行光刻胶涂布、光显影、刻蚀、清洗处理，在对可见光充分不透明的材料层上形成用作图形识别码的不透明平面微结构； (5)选取能特异性溶解牺牲层的液剂，将由前述步骤(4)制得的器件浸没于液剂中，使衬底剥落，获得目标产物。优选的，该方法中是通过对所述不透明平面微结构的位置、形状、大小、方向、数量和排布方式中的至少一种特征进行调整而实现特异性编码的。显然的，对于前述牺牲层，可分别采用能以化学或物理方式溶解这些材料、但不会损及透明材料层和对可见光充分不透明的材料层的液剂进行相应的去除操作。另外，亦不能排除通过机械剥离、应力剥离等本领域技术人员习用的技术手段去除牺牲层。在本专利技术中，优选采用液剂溶解的方式去除牺牲层，比如 对于以光刻胶形成的牺牲层，所述液剂包括丙酮溶液； 对于以铝形成的牺牲层，所述液剂包括稀盐酸。而对于某些高分子材料来说，完全可以藉由相应有机溶剂将其去除。优选的，前述编码悬浮微芯片的制备方法还包括在所述目标产物上连接探针分子的步骤。一种基于如上所述编码悬浮微芯片或以上所述方法所制备的编码悬浮微芯片的物质检测方法，它包括如下步骤· (1)在所述编码悬浮微芯片上连接探针分子； (2)将编码悬浮微芯片分散于液相反应体系中，并使所述编码悬浮微芯片保持悬浮状态； (3)在设定条件下，使所述探针分子充分捕捉待液相反应体系中的待检测物质； (4)将编码悬浮微芯片从液相反应体系中取出，并在设定波长的光学通道中成像，以确定所述编码悬浮微芯片所捕获待检测物质的身份和/或对待检测物质的浓度进行定量分析。作为可选择的实施方案之一，步骤(2)中是通过机械搅动方式使编码悬浮微芯片在液相反应体系中保持悬浮状态的。作为较佳的实施方案之一，前述液相反应体系中还含有用于指示探针分子与待检测物质反应与否的标记性物质。作为另一种较佳的实施方案，前述述探针分子和/或待检测物质上还修饰有用于指示探针分子与待检测物质反应与否的标记性物质。前述设定波长的光学通道可选自透射光学通道、反射光学通道、荧光通道和化学发光通道中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。附图说明图I是本专利技术一优选实施例中编码悬浮微芯片的制备工艺流程 图2是本专利技术一优选实施例中多层高反光堆叠结构的示意 图3是本专利技术一优选实施例中编码悬浮微芯片的俯视 图4a-4b分别是本专利技术一优选实施例中编码悬浮微芯片在可见光通道和荧光通道下的照片。具体实施例方式如前所述，考虑到现有编码悬浮微芯片的诸多不足，本案专利技术经长期研究和实践，提出了本专利技术的技术方案，其实现了具有高通量、良好检测精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码悬浮微芯片，其特征在于，它包括：透明基底，以及，用作图形识别码的不透明平面微结构，所述不透明平面微结构分布在透明基底表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李炯，郑克孝，姜丽，沈叶，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：