CN102183629A - 多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，包括如下步骤：步骤1：取一衬底，清洗，去除有机和无机杂质；步骤2：前烘，对衬底进行真空干燥；步骤3：在经过真空干燥的衬底表面蒸镀铝膜；步骤4：将表面镀有铝膜的衬底放入电解液中，进行第一次阳极氧化；步骤5：将第一次阳极氧化的衬底用磷酸和铬酸混合液浸泡，去除第一次阳极氧化产生的氧化铝膜，在铝膜的表面形成活性点；步骤6：对该铝膜进行第二次阳极氧化及扩孔处理，在铝膜的表面活性点处形成穿孔，得到多孔阳极氧化铝阵列芯片；步骤7：用等离子体处理该芯片表面；步骤8：将双官能团分子共价结合在该芯片表面，完成多孔阳极氧化铝生物芯片的制作。

Description

多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法

技术领域

本发明涉及生物芯片研究领域，特别涉及一种多孔阳极氧化铝生物芯片及其制作方法。

背景技术

生物芯片这一概念于二十世纪八十年代初被提出，泛指一切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器。生物芯片实现了对化合物、细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、廉价、大信息量的检测，为高通量生物检测提供了载体平台。生物芯片涉及各种相关技术的整合集成，制作工艺复杂，同时，受到国际专利和知识产权的限制。

发明内容

本发明目的是提供一种多孔阳极氧化铝生物芯片及其制作方法，其具有操作简便、可靠性高、低成本等特点，并适应大规模生产的需要。

本发明提供一种多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一衬底，清洗，去除有机和无机杂质；

步骤2：前烘，对衬底进行真空干燥；

步骤3：在经过真空干燥的衬底表面蒸镀铝膜；

步骤4：将表面镀有铝膜的衬底放入电解液中，进行第一次阳极氧化；

步骤5：将第一次阳极氧化的衬底用磷酸和铬酸混合液浸泡，去除第一次阳极氧化产生的氧化铝膜，在铝膜的表面形成活性点；

步骤6：对该铝膜进行第二次阳极氧化及扩孔处理，在铝膜的表面活性点处形成穿孔，得到多孔阳极氧化铝阵列芯片；

步骤7：用等离子体处理该芯片表面；

步骤8：将双官能团分子共价结合在该芯片表面，完成多孔阳极氧化铝生物芯片的制作。

其中衬底的材料为玻璃、陶瓷、有机薄膜材料或硅基半导体材料。

其中去除衬底的有机杂质，是依次使用超声波在分析纯丙酮、无水乙醇、去离子水清洗。

其中去除衬底的无机杂质，是使用硫酸和双氧水的混合液加热煮沸，并用去离子水冲洗。

其中蒸镀铝膜时采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射或真空镀铝的方法。

其中第一次阳极氧化，是在浓度为3-15wt％的硫酸与无水乙醇的电解液中进行，氧化电压为5-45V，温度为0-10℃。

其中第二次阳极氧化时氧化电流为6-16mA，氧化时间为0.5-3h。

其中所述等离子体是氧等离子体。

其中所述共价结合方式包括重氮法、肽键法或烷化法。

其中使用双官能团分子包括聚二乙醇、戊二醛、双环氧己烷、双亚胺甲酯、双重氮联苯胺-2，2’-二磺酸或2，4，6-三氮杂苯。

本发明还提供一种多孔阳极氧化铝生物芯片，包括：

一衬底；

一铝膜，该铝膜制作在衬底上；

其中所述铝膜与衬底上形成有多个穿孔，该衬底、铝膜与多个穿孔形成多孔阳极氧化铝生物芯片。

12.根据权利要求11所述的多孔阳极氧化铝生物芯片，其中衬底的材料为玻璃、陶瓷、有机薄膜材料或硅基半导体材料。

附图说明

为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明做一详细描述，其中：

图1为本发明的流程图；

图2为采用阳极氧化的方式制作多孔阳极氧化铝生物芯片的步骤示意图。

具体实施方式

请参阅图1结合参阅图2所示，本发明为一种阳极氧化铝测序芯片的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一衬底10，清洗，去除有机和无机杂质，所述衬底10的材料为玻璃、陶瓷、有机薄膜材料或硅基半导体材料衬底，清洗是依次使用超声波在分析纯丙酮、无水乙醇、去离子水清洗，去除衬底10表面的有机杂质，随后使用硫酸和双氧水的混合液加热煮沸衬底10，并用去离子水冲洗，去除衬底10表面的无机杂质，此种清洗方式可除去衬底10表面的有机附着物和无机颗粒物，提高铝膜11的成膜质量；

步骤2：前烘，对衬底10进行真空干燥；将清洗后的衬底10用氮气吹干后装入培养皿中，之后放入真空干燥箱内前烘，前烘操作目的是增强衬底10与铝膜11之间的粘附性；

步骤3：在经过真空干燥的衬底10表面蒸镀铝膜11；使用纯度大于99.9％的铝金属蒸镀铝膜11，根据所需要的铝膜11厚度来选择电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射或真空镀铝的方法蒸镀铝膜11；

步骤4：将表面镀有铝膜11的衬底10放入硫酸电解液中，进行第一次阳极氧化，所述第一次阳极氧化，是在浓度为3-15wt％的硫酸与无水乙醇的电解液中进行，氧化电压为5-45V，温度为0-10℃，在此亦可选用草酸、磷酸作为电解液。第一次阳极氧化后铝膜11表面形成氧化铝膜，可以通过氧化时间来调节氧化铝膜的厚度，氧化时间越长得到的氧化铝膜越厚；

步骤5：将第一次阳极氧化的衬底10用磷酸和铬酸混合液浸泡，去除第一次阳极氧化产生的氧化铝膜，在铝膜11的表面形成活性点12，所述磷酸和铬酸混合液将第一次阳极氧化形成氧化铝膜完全去除，在铝膜11表面形成活性点12，同时达到了铝膜11减薄的效果；

步骤6：对该铝膜11进行第二次阳极氧化及扩孔处理，，在铝膜11的表面活性位点12形成穿孔13，得到多孔阳极氧化铝阵列芯片，穿孔13的深度为50-1000纳米，穿孔13的孔径为5-1000纳米，所述第二次阳极氧化与第一次阳极氧化的电解液相同，氧化电流为10-16mA，氧化时间为2-3h，活性点12在第二次阳极氧化时形成孔洞，第二次阳极氧化会增加孔洞的深度、提高其有序性和规则度。将第二次阳极氧化的衬底10放入磷酸溶液中进行扩孔处理，形成穿孔13，得到多孔阳极氧化铝阵列芯片，穿孔13的深度和孔径可通过氧化电流和氧化时间来调节；

步骤7：用等离子体处理该芯片表面，采用氧等离子体处理芯片，并在其表面形成化学活性基团；

步骤8：将双官能团分子共价结合在该芯片表面，完成多孔阳极氧化铝生物芯片的制作。

其中采用重氮法、肽键法或烷化法将双官能团分子包括聚二乙醇、戊二醛、双环氧己烷，双亚胺甲酯、双重氮联苯胺-2，2’-二磺酸或2，4，6-三氮杂苯等共价结合在芯片表面，其中双功能团分子一端与芯片表面的化学活性基团共价结合，另一端与生物分子结合，组装成多孔阳极氧化铝生物芯片。

请再参阅图2，本发明一种多孔阳极氧化铝生物芯片，包括：

一衬底10，该衬底10的材料为玻璃、陶瓷、有机薄膜材料或硅基半导体材料；

一铝膜11，该铝膜11制作在衬底10上；

其中所述铝膜11与衬底10上形成有多个穿孔13，该衬底10、铝膜11与多个穿孔13形成多孔阳极氧化铝生物芯片。

综上所述，多孔阳极氧化铝生物芯片和其制作方法至少具有以下优点：

1.本发明多孔阳极氧化铝生物芯片提出了一种多孔阳极氧化铝生物芯片结构。

2.本发明多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法操作简便，方法成熟，可靠性高，工艺重复性好，制作成本低，适合于大规模生产。

3.本发明多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法制作出的测序芯片微孔阵列密度可达10⁹/mm²，并且实现了对阳极氧化铝孔径和孔间距的调节。

4.本发明阳极氧化铝测序芯片的制作方法结合表面修饰技术，为其后续应用提供了便利的操作平台。

以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案范围内，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。

Claims (12)

1.一种多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一衬底，清洗，去除有机和无机杂质；

步骤2：前烘，对衬底进行真空干燥；

步骤3：在经过真空干燥的衬底表面蒸镀铝膜；

步骤4：将表面镀有铝膜的衬底放入电解液中，进行第一次阳极氧化；

步骤5：将第一次阳极氧化的衬底用磷酸和铬酸混合液浸泡，去除第一次阳极氧化产生的氧化铝膜，在铝膜的表面形成活性点；

步骤6：对该铝膜进行第二次阳极氧化及扩孔处理，在铝膜的表面活性点处形成穿孔，得到多孔阳极氧化铝阵列芯片；

步骤7：用等离子体处理该芯片表面；

步骤8：将双官能团分子共价结合在该芯片表面，完成多孔阳极氧化铝生物芯片的制作。

2.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中衬底的材料为玻璃、陶瓷、有机薄膜材料或硅基半导体材料。

3.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中去除衬底的有机杂质，是依次使用超声波在分析纯丙酮、无水乙醇、去离子水清洗。

4.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中去除衬底的无机杂质，是使用硫酸和双氧水的混合液加热煮沸，并用去离子水冲洗。

5.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中蒸镀铝膜时采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射或真空镀铝的方法。

6.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中第一次阳极氧化，是在浓度为3-15wt％的硫酸与无水乙醇的电解液中进行，氧化电压为5-45V，温度为0-10℃。

7.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中第二次阳极氧化时氧化电流为6-16mA，氧化时间为0.5-3h。

8.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中所述等离子体是氧等离子体。

9.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中所述共价结合方式包括重氮法、肽键法或烷化法。

10.根据权利要求1所述的多孔阳极氧化铝生物芯片的制作方法，其中使用双官能团分子包括聚二乙醇、戊二醛、双环氧己烷、双亚胺甲酯、双重氮联苯胺-2，2’-二磺酸或2，4，6-三氮杂苯。

11.一种多孔阳极氧化铝生物芯片，包括：

一衬底；

一铝膜，该铝膜制作在衬底上；

其中所述铝膜与衬底上形成有多个穿孔，该衬底、铝膜与多个穿孔形成多孔阳极氧化铝生物芯片。

12.根据权利要求11所述的多孔阳极氧化铝生物芯片，其中衬底的材料为玻璃、陶瓷、有机薄膜材料或硅基半导体材料。

Images