[发明专利]用于生物分子检测或测序的生物芯片及其制造方法

说明书

本发明涉及用于生物分子检测或测序的生物芯片和其制作方法，所述生物芯片包含基础构件；两个或多个电极，所述电极沉积在基础构件上；和电介质层，所述电介质层沉积在电极和基础构件上以将每条电极绝缘，并具有一个或多个微井结构，该微井排布在电极上方；其中，上述的具有一个或多个微井结构电介质层构成连续的操作表面，用于生物分子检测或测序，通过上述电极施加的电场在微井附近产生电场梯度，将待测生物分子牵引朝向操作表面上的优选区域。

技术领域

本发明涉及一种用于检测生物分子的芯片及其制造方法。

背景技术

目前，分子检测及鉴定技术已经成为临床医学和生命科学领域未来发展的主要方向。一直以来，大量和多样性的生物样品需要较长时间进行处理和分析。快速和高通量的生物芯片技术可以极大地提高传统医学鉴定的效率。如今，生物分子检测的装置(如，“生物芯片”)已经倾向于小型化和高集成化。这样的生物芯片一般由玻片为底物，待测样品的探针通常以阵列或微阵列(Microarray)形式被固定在玻片上(称为Capture Probe，抓取探针)，待测样品液中的样品分子(称为Target Molecule，目的分子)会与玻片上的抓取探针进行特异性结合来(核酸类分子之间的特异性结合叫做Hybridization，杂交)。其中，玻片上的光学信号通常来自于标记在样品分子或者探针分子上的光敏分子。最后，玻片通过光学成像来表现检测结果。

然而，固定在底物上的抓取探针只能与非常靠近的样品分子结合，而样品液中的样品分子只能靠自由扩散来到抓取探针附近，因此，玻片检测的过程往往需要数小时的时间。为了提升Target分子与抓取探针结合效率，需要提供主动运输的机制来提高Target分子在抓取分子附近的浓度，以增加发生结合的机会。

其中，电动力学(Electrokinetics，EK)装置具备高度集成化、可控化，以及无需机械外力等优点，已被众多研究机构采用并应用在操控流体和微颗粒等领域。目前，电动力学操控技术中存在一些限制。比如，在直流(DC)电场下，同电性的微粒只能够向单一的方向运动(如，电泳，Electrophoresis，EP)，但对于具有复杂结构和电荷条件的生物分子，直流电场则难以进行有效的处理和操控。此外，直流电场下对金属电极的腐蚀和消耗也是长期存在的问题。另一方面，在交流(AC)电场下，可以产生介电泳(Dielectrophoresis，DEP)和电流体力学(Electrohydrodynamics，EHD)等现象。DEP可在再短距离内操控复杂的微粒或分子，包括DNA、蛋白质等生物分子；EHD包括可以长距离驱动流体的电渗(Electroosmosis，EO)和电热(Electrothermosis，ET)流。然而目前并没有一个电动力学原理的装置可以结合DEP和EHD的优势，以提升生物芯片的检测效率。

终上所述，本发明提出一种全新的生物芯片结构，以达到利用多种电动力效应以提升生物化学反应效率的目的，以及制造该生物芯片的方法。

发明内容

根据本发明，提供了用于生物分子检测或测序的生物芯片，所述生物芯片包含：

基础构件；

两个或多个电极，所述电极沉积在基础构件上；和

电介质层，所述电介质层沉积在电极和基础构件上以将每条电极绝缘，并具有一个或多个微井结构，该微井排布在电极上方；

其中，上述的具有一个或多个微井结构电介质层构成连续的操作表面，用于生物分子检测或测序，通过上述电极施加的电场在微井附近产生电场梯度，将待测生物分子牵引朝向操作表面上的优选区域。

优选地，该两个或多个电极中至少有一个电极上方的电介质层具有微井结构。

优选地，所述排布在电极上方的微井结构形成微井区域，所述优选区域包括所述微井区域。

优选地，该微井结构的宽度小于电极的宽度。