[发明专利]微珠芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及生物芯片技术领域，具体是一种微珠芯片及其垂直沉降制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：A、疏水处理单晶硅板，B、光刻胶蚀刻，C、垂直沉降法装载二氧化硅微球。采用本发明的垂直沉降法使微珠的入孔率达到98％～99.4％，同时在保证压入率的情况下，尽可能的减少浪费的微珠，提高微珠的利用率，且能将所有没有压入小孔中的微珠100％清除，同时不影响已经固定好的微珠，入孔后稳定性好。

技术领域

本发明涉及生物芯片技术领域，具体地说，是一种微珠芯片及其垂直沉降制备方法。

背景技术

相比测序技术而言，高密度生物芯片拥有成本低、检测位点量大、格式统一、分析快等优势。利用生物芯片技术，英国、美国均已建立了大规模人群的基因库。新冠肺炎疫情背景下，欧洲、美国启动了对新冠患者的群体基因组检测，并采用了生物芯片技术，研究基因和新冠易感性之间的关系。通过自主研发生物芯片，基因检测成本将大幅下降，可用于广泛的中国人群体基因组检测。

密封的生物芯片中，微结构加工属于常见的技术，在微结构加工中微球随机进入预先加工好的微结构中，并不易人工的控制，因此微球的进入效率是有上限的。微球进入微结构的效率符合泊松分布。因此，常规的微球进入方法存在多种缺点，例如微球进入效率不高，微球不能准确进入微结构的内部等。

中国专利文献CN111269799A公开了一种油封式生物化学芯片制备方法，将生物化学芯片的内表面或者其功能区域进行整体的疏水修饰，然后通入亲水性的微球，通过化学或者物理方式将微球连接在生物化学芯片的预先加工好的微坑内。油封式的生物化学芯片不需要对于芯片的内表面进行区分性的化学修饰，通过亲水性的微球代替了原来的区分化学修饰的技术，简化了芯片的生产步骤，提高了成品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微珠芯片及其垂直沉降制备方法，利用毛细吸引力促使微球固定在预先加工好的小孔内，已解决现有技术中微珠入孔率低、利用率低的技术问题。

本发明的第一方面，提供一种微珠芯片的垂直沉降制备方法，包括以下步骤：

A、疏水处理单晶硅板：在单晶硅板上镀一层致密的氮化硅(SiN)层或镁合金层，厚度约为0.1um～10um；

B、蚀刻：利用光刻胶将掩膜板上的图案转移到步骤A疏水处理的单晶硅板表面后，利用等离子蚀刻技术再一次将光刻胶表面的图案转移到氮化硅层，使得图案下的单晶硅板直接暴露到空气中，再利用化学方法将硅板表面多余的光刻胶洗净；

C、装载二氧化硅微球：

固体二氧化硅微球注入超纯水中，经过超声分散配制成浓度0.1mg/mL～20mg/mL(优选5mg/mL)的单分散的二氧化硅胶体溶液；

将单晶硅板，垂直插入盛有二氧化硅胶体溶液的容器当中，使得单晶硅板整个没入在二氧化硅胶体溶液中；加热至50℃～88.3℃；并等待液面下降至芯片表面没有蚀刻小孔的高度；将硅板取出，漂洗，干燥。

进一步的，所述的步骤A中，氮化硅层或镁合金层的厚度优选为1um～5um(保持平面平滑)；更优选为1um。在单晶硅板上镀氮化硅层或镁合金层的原因是降低硅板表面的亲水性，效果是使亲水的带寡核苷酸链的二氧化硅微球不易附着在硅板表面未有刻蚀的部分。

进一步的，所述的步骤B中，将蚀刻完毕的硅板用大量的去离子水荡洗三次后，再用分析纯的乙醇洗净清洗表面三次，用氮气(99.99％纯)风干后备用。