[发明专利]用于生物芯片的基板及制备该基板的方法

说明书

技术领域

本发明的一个或多个实施方式涉及用于生物芯片的基板及制备该基板的方法，所述基板包括纳米结构的点。

背景技术

随着基因组计划的进展，已经从不同生物体鉴定出基因组核苷酸序列。随着关于被鉴定核苷酸序列的信息的获得，已经开始积极研究基因表达模式和基因产物的功能。

生物芯片是通过将生物材料(诸如活的生物、微生物以及动物和植物的细胞、器官和神经的酶、肽(peptide)、蛋白、抗体和脱氧核糖核酸(DNA))结合到类似于半导体芯片的微芯片而制备的生物测定装置。利用半导体工艺的纳米技术、生物技术以及微机电系统(“MEMS”)技术的进展加速了生物芯片的发展。

由微阵列组成的蛋白芯片和DNA芯片有可能很快商品化。DNA芯片是检测DNA的装置。通过在基板(诸如玻璃基板或半导体基板)上的一小块区域排列包括数百到数千万具有已知的序列和/或功能的DNA的探针DNA，制备DNA芯片。当样品的遗传材料被滴加到附着有探针DNA的这类DNA芯片时，只有对应于探针DNA的基因(即，只有具有与探针DNA碱基序列的互补序列的基因)与所述探针DNA结合。未与探针DNA结合的基因被冲洗掉。因为DNA芯片上排列的探针DNA碱基序列的序列和/或功能是已知的，通过鉴定与DNA芯片上基因结合的碱基就能很容易的获得样品的遗传信息。因此，利用DNA芯片可以很快分析出基因的独特遗传表达、单核苷酸多态性和拷贝数变化，或细胞或组织中的突变等方面。此外，DNA芯片还可用于分析遗传表达，或用于致病细菌感染试验，抗生素抗性试验，关于对环境因素的生物反应的研究，食品安全检测，罪犯识别，新药开发，动植物的医学检查等等。

具有附着到基板的探针生物分子的生物芯片是通过以下方式形成的：在基板的目标区域合成单链DNA或将预制的单链或双链DNA点样到基板的指定区域。但是，很难控制附着到基板的生物分子点的密度，从而无法进行精确分析。

发明内容

根据本发明的一个或多个实施方式，用于生物芯片的基板包括：基底，附着有多种生物材料的多个点，其中所述多个点中的每一个包括多个子点(sub spots)。

在一个实施方式中，多个子点中的每一个可以具有边长约1nm到约1μm的形状。

在另一个实施方式中，多个子点中的每一个可以具有边长约1nm到约500nm的形状。

在另一个实施方式中，子点间的距离范围可以是约1nm到约1μm。

在另一个实施方式中，多个子点中的每一个可以具有选自以下组的任意形状：椭圆形，多边形，海星形，齿轮形和三叶草形。

根据一个或多个实施方式，多个子点中的每一个可以是亲水的，基底可以是疏水的，或多个子点和基底都是亲水的，其中生物分子只生长于光刻图案化的子点区域。

根据一个或多个实施方式，多个子点中的每一个可以由选自氧化物、电介质材料、聚合物、半导体材料及其任意组合中的任意一种形成。

根据本发明的一个或多个实施方式，一种制备用于生物芯片的基板的方法，所述方法包括：将子点形成材料应用于基板以形成子点材料层；将光致抗蚀剂应用于子点材料层并进行光刻以形成光致抗蚀剂(PR)图案；和蚀刻子点材料层的未被PR图案覆盖的部分以形成多个子点。

在一个实施方式中，子点形成材料可以是选自氧化物、电介质材料、聚合物、半导体材料及其任意组合中的任意一种。

在另一个实施方式中，光刻可以使用选自i线、KrF、ArF、F2、极紫外(EUV)光、X射线和电子束中的任意一种。

在另一个实施方式中，光刻可以使用具有多条衬线的掩模。

在另一个实施方式中，光刻可以是选自无掩模光刻、纳米压印光刻、间隔物光刻和浸没式光刻中的任意一种。

在另一个实施方式中，子点材料层部分的蚀刻可以包括利用干蚀刻或湿蚀刻对子点材料层的部分进行蚀刻；如果应当引入PR和子点材料之间的中间层，利用PR图案化和蚀刻的中间层材料可以提供掩模的第二层，所谓的硬掩模，目的是为子点材料制备比PR图案化更精细的结构。

因此，附着到生物芯片的生物分子的均匀性和密度可以被改进，因此由检测产生的数据的可靠性被提高。此外，利用半导体工艺可以大量生产用于生物芯片的基板，从而可以提高经济效益。

本发明的一个或多个实施方式不限于上面描述的实施方式，还可以包括其他实施方式。本发明的这些及其他实施方式和特征根据下面的描述将更清楚，或可以通过实施所描述的实施方式领会到，这对本领域普通技术人员来说是显而易见的。

附图说明

这些和/或其他方面根据下面对实施方式的描述并结合附图将变得清楚和更易理解：