CN102502477A - 一种硅藻在pdms表面的图案化键合加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，其步骤有：1.硅藻的预处理制得硅藻混浊液；2.PDMS基片的预处理：按设基片设计尺寸截取PDMS基片，使用正己烷、丙酮、无水乙醇超声清洗后烘干贴附在玻璃片上制得加固PDMS基片；3.在加固PDMS基片表面制作光刻图案：对基片进行旋涂光刻胶、前烘、图案掩膜曝光、后烘处理；4.硅藻图案化与定位：在基片上滴加硅藻混浊液后，通过紫外照射、静置、去胶制得硅藻图案化PDMS基片。制得的图案化PDMS基片表面拥有硅藻的图案化阵列，并且保持了硅藻原有的丰富外形、以及纳米级多孔微结构，使得该复合微流体基片在保证高通量的前提下，能够在生物检测、微流体系统等领域发挥自动装载检测探针、吸附富集靶分子、过滤等作用。
Description
技术领域
本发明提供一种用来制作生物芯片的硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，它是硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，即涉及一种制作生物芯片基片/微流体基片的加工方法，更特别地说，是指一种将硅藻图案化键合在PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片上的方法。属于生物检测、微流体系统技术领域。
背景技术
硅藻是一种单细胞水生微藻，现存11000余种。硅藻细胞单体尺寸2微米～5毫米不等，细胞外包覆有无色透明的非晶态二氧化硅外壳，具有多种形状(如球形、片形、环形、盘形、圆筒形、杆形、舟形等)和多级微纳米孔结构。硅藻壳体比表面积巨大，可吸附蛋白质、酶等其他纳米颗粒，同时规则排布的均一微孔也具有过滤以及控释功能。硅藻土作为硅藻壳体的沉积物在自然界中作为矿产大量存在着，来源广泛、价格低廉。上世纪初，硅藻土矿被大量开采并广泛应用于工业，开发出硅藻土吸附剂、助滤剂、保温材料、隔音材料等高产量的产品。我国硅藻土探明储量居世界第二。
生物芯片指借助微加工和微电子技术，将大量已知序列的核酸或蛋白质片段有序地组合在一个微小基片表面，通过与标记的核酸或蛋白质分子进行反应，分析待检标本的相应成分。微流体基片，是结合生物技术、微电子、微机械等技术，把实验室中许多仪器的功能缩小到芯片上来处理。其具有的微小尺寸以及功能的高集成度，在生物检测领域可用于微量样品的制备、进样、反应及检测。当夹杂有靶分子的流体流过生物芯片或微流体基片上的微流道时，检测基片上的检测探针会与靶分子结合，发出荧光或其他电信号，完成检测反应。为了保证检测的高通量，常在基片表面或流道内制作阵列化的检测点阵。
发明内容
本发明的目的是提出一种将硅藻图案化键合在PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片表面的加工方法，该加工方法通过PDMS清洗固定→旋涂光刻胶→光刻图案微坑→密排硅藻→紫外键合→冷却去胶，将硅藻图案化固定在PDMS基片表面，使制得的复合微流体基片中表面拥有硅藻的图案化阵列，并且保持了硅藻原有的丰富外形、以及纳米级多孔微结构，使得该复合微流体基片在保证高通量的前提下，能够在生物检测、微流体系统等领域发挥自动装载检测探针、吸附富集靶分子、过滤等作用。经本发明方法制得的复合微流体基片应用到生物检测、微流体系统等领域，能够发挥自动装载检测探针、吸附靶分子、过滤等作用。
本发明一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，即用来制作生物芯片/微流体芯片的硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，包括有下列步骤：
步骤一：硅藻的预处理
将硅藻加入去离子水中搅拌均匀得到硅藻混浊液；
用量：在1克的硅藻中加入15毫升～20毫升的去离子水；
其中，所述的硅藻是指淡水硅藻、海水硅藻、硅藻壳体或硅藻土等；淡水硅藻或海水硅藻还包括有圆筛藻、桥弯藻、菱形藻等；硅藻壳体还包括有圆筛藻壳体、桥弯藻壳体、菱形藻壳体等；硅藻土还包括圆筛藻硅藻土、直链藻硅藻土等。
步骤二：PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片的预处理
(A)按所需尺寸截取PDMS基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；
(B)向玻璃容器中加入50毫升～100毫升的正己烷，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟得到第一预处理PDMS基片；
(C)将第一预处理基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，向玻璃容器中加入50毫升～100毫升的丙酮；然后将玻璃容器置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟得到第二预处理PDMS基片；
(D)将第二预处理PDMS基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，加入质量浓度为95％的无水乙醇，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟后，得到第三预处理PDMS基片；
(E)用玻璃刀裁取与第三预处理PDMS基片尺寸相同或略大的矩形玻璃片，将第三预处理PDMS基片从无水乙醇溶液中取出，完全蒸发干燥后平铺在矩形玻璃片表面，得到加固PDMS基片；
步骤三：在加固PDMS基片表面制作光刻图案
(A)将经步骤二处理得到的加固PDMS基片安装在匀胶机上；在第一转速为500转/分钟～800转/分钟的条件下，滴加入0.5毫升～2毫升的光刻胶正胶；在第二转速为1500转/分钟～2500转/分钟的条件下，匀胶10秒～20秒后，得到第一复合基片；
(B)将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃～110℃，并在此温度下进行前烘处理1分钟～2分钟，得到第二复合基片；
(C)将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光10秒～20秒后，得到第三复合基片；
(D)将第三复合基片置于质量百分比浓度为40％～60％的显影液中浸泡10秒～20秒后取出，然后用去离子水中浸泡7秒～15秒定影后，得到第四复合基片；
(E)将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至110℃～130℃，并在此温度下进行后烘处理1分钟～3分钟后取出；
(F)在20℃～35℃温度下冷却10分钟～15分钟后得到第五复合基片；
步骤四：硅藻图案化与定位
(A)在第五复合基片表面均匀滴加硅藻混浊液，并安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃～120℃，并在此温度下进行加热处理2分钟～4分钟，得到第六复合基片；
用量：1平方厘米的第五复合基片上滴加50微升～100微升的硅藻混浊液；
(B)将第六复合基片在20℃～35℃温度下冷却7分钟～10分钟后，安装在紫外固化机托盘上，在4支6瓦并排紫外光灯管4厘米距离紫外曝光2～3小时后，得到第六复合基片；
(C)将第六复合基片在20℃～35℃温度无尘环境中放置48～72小时后，得到第七复合基片；
(D)将第七复合基片置于光刻胶去胶液中浸泡1分钟～3分钟后取出，去离子水冲洗10秒，得到硅藻图案化PDMS基片。
其中，光刻胶去胶液可以是北京科华微电子材料有限公司的BP系列紫外正胶去膜剂、美国Futurrex公司的RR4/41去胶液、美国J.T.baker公司的PRS3000去胶液、或者韩国东进的型号为DTNS-T4000的去胶液中的一种。
上述方法制得的硅藻图案化PDMS基片对蛋白质具有80％～85％的吸附性，能够自动装载检测探针并吸附靶分子。
本发明一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，其优点和功效如下：
①硅藻在PDMS基片表面的图案化排列是通过气-液界面张力组装完成的，相比于接触点样修饰表面、微操作仪拨动等阵列化排布加工方法，本发明加工方法具有高效率、低成本、无污染等优点。
②在硅藻的固定步骤中，采用紫外照射方法使PDMS表面产生更多硅羟基与硅藻壳体形成化学交联键合，是一种无粘结剂、无施压加热、低成本的键合固定方法，能够保证硅藻壳体结构的完整性、微孔通透性以及巨大比表面积，从而保证复合微流体基片具有自动装载检测探针、吸附靶分子、过滤的功能。
③本发明制得复合微流体基片上的硅藻，因其微孔结构具有自动装载检测探针和吸附靶分子功能，能够提高生物芯片的单位信号强度以及检测准确度。
④由于复合微流体基片上固定的硅藻具有阵列化分布，因此可以同时检测大量不同靶分子，达到检测的高通量目的。
⑤由于硅藻形状尺寸多种多样，如圆盘状、筒状、月牙状、杆状等，并且壳体拥有不同微纳米结构和微孔系结构，使得复合微流体基片可以利用不同形状的硅藻制作多种微流道生物芯片。
⑥由于复合微流体基片上的硅藻壳体由二氧化硅构成，无色透明，可用于荧光检测、电化学检测而不会影响信号产生。
附图说明
图1是本发明PDMS表面图案化键合硅藻加工方法的步骤流程框图。
图2是实施例1中掩模的外形结构示意图。
图2A是经实施例1方法制得的圆筛藻图案化PDMS基片的SEM电镜照片。
图2B是基片上单个圆筛藻壳片吸附荧光蛋白的荧光显微镜照片。
图3是实施例2中桥弯藻的SEM电镜图片。
图3A是经实施例2方法制得的桥弯藻图案化PDMS基片的SEM电镜照片。
图3B是经实施例2方法制得的桥弯藻图案化PDMS基片上桥弯藻吸附荧光蛋白的荧光显微镜照片。
图4是经实施例3方法制得的菱形藻图案化PDMS基片的SEM电镜照片。
图4A是经实施例3方法制得的菱形藻图案化PDMS基片上桥弯藻吸附荧光蛋白的荧光显微镜照片。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种利光刻工艺和Si-O-Si交联键合方法将硅藻图案化固定在PDMS基片上的加工方法，该加工方法中使用的硅藻是自然界中普遍存在的，因此使用到的硅藻壳体具有多种几何形状，这有利于制作多种复合微流体基片。因硅藻壳体的巨大比表面积和规则排列的微孔结构，使得复合微流体基片具有自动装载检测探针、吸附靶分子和过滤功能，能够提高生物芯片的检测信号和检测准确度。
本发明一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，它包括有下列步骤：
步骤一：硅藻的预处理
将硅藻加入去离子水中搅拌均匀得到硅藻混浊液；
用量：在1克的硅藻中加入15毫升～20毫升的去离子水；
其中，所述的硅藻是指淡水硅藻、海水硅藻、硅藻壳体或硅藻土等；淡水硅藻或海水硅藻还包括有圆筛藻、桥弯藻、菱形藻等；硅藻壳体还包括有圆筛藻壳体、桥弯藻壳体、菱形藻壳体等；硅藻土还包括圆筛藻硅藻土、直链藻硅藻土等。
步骤二：PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片的预处理
(A)按所需尺寸截取PDMS基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；
(B)向玻璃容器中加入50毫升～100毫升的正己烷，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟得到第一预处理PDMS基片；
(C)将第一预处理基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，向玻璃容器中加入50毫升～100毫升的丙酮。然后将玻璃容器置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟得到第二预处理PDMS基片；
(D)将第二预处理PDMS基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，加入质量浓度为95％的无水乙醇，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟后，得到第三预处理PDMS基片；
(E)用玻璃刀裁取与第三预处理PDMS基片尺寸相同或略大的矩形玻璃片，将第三预处理PDMS基片从无水乙醇溶液中取出，完全蒸发干燥后平铺在矩形玻璃片表面，得到加固PDMS基片；
步骤三：在加固PDMS基片表面制作光刻图案
(A)将经步骤二处理得到的加固PDMS基片安装在匀胶机上；在第一转速为500转/分钟～800转/分钟的条件下，滴加入0.5毫升～2毫升刻胶正胶；在第二转速为1500转/分钟～2500转/分钟的条件下，匀胶10秒～20秒，得到第一复合基片；
(B)将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃～110℃，并在此温度下进行前烘处理1分钟～2分钟，得到第二复合基片；
(C)将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光10秒～20秒后，得到第三复合基片；
(D)将第三复合基片置于质量百分比浓度为40％～60％的显影液中浸泡10秒～20秒后取出，然后用去离子水中浸泡7秒～15秒定影后，得到第四复合基片；
(E)将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至110℃～130℃，并在此温度下进行后烘处理1分钟～3分钟后取出；
(F)在20℃～35℃温度下冷却10分钟～15分钟后得到第五复合基片；
步骤四：硅藻图案化与定位
(A)在第五复合基片表面均匀滴加硅藻混浊液，并安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃～120℃，并在此温度下进行加热处理2分钟～4分钟，得到第六复合基片；
用量：1平方厘米的第五复合基片上滴加50微升～100微升的硅藻混浊液；
(B)将第六复合基片在20℃～35℃温度下冷却7分钟～10分钟后，安装在紫外固化机托盘上，在4支6瓦并排紫外光灯管4厘米距离紫外曝光2～3小时后，得到第六复合基片；
(C)将第六复合基片在20℃～35℃温度无尘环境中放置48～72小时后，得到第七复合基片；
(D)将第七复合基片置于光刻胶去胶液中浸泡1分钟～3分钟后取出，去离子水冲洗10秒，得到硅藻图案化PDMS基片。
其中，光刻胶去胶液可以是北京科华微电子材料有限公司的BP系列紫外正胶去膜剂、美国Futurrex公司的RR4/41光刻胶去胶液、美国J.T.baker公司的PRS3000光刻胶去胶液、或者韩国东进的型号为DTNS-T4000的光刻胶去胶液中的一种。
实施例1：PDMS表面图案化键合圆筛藻壳体
步骤一：圆筛藻壳体的预处理
将过滤清洗过的圆筛藻壳体加入去离子水中搅拌均匀得到圆筛藻混浊液；
用量：1克的圆筛藻壳体中加入20毫升的去离子水；
圆筛藻壳体直径40微米，厚度10微米。
步骤二：PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片的预处理
(A)按所需尺寸截取PDMS基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；
(B)向玻璃容器中加入100毫升的正己烷，然后置于超声清洗机中，在功率1000瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗20分钟得到第一预处理PDMS基片；
(C)将第一预处理基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，向玻璃容器中加入100毫升的丙酮。然后将玻璃容器置于超声清洗机中，在功率1000瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗20分钟得到第二预处理PDMS基片；
(D)将第二预处理PDMS基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，加入质量浓度为95％的无水乙醇，然后置于超声清洗机中，在功率1000瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗20分钟后，得到第三预处理PDMS基片；
(E)用玻璃刀裁取与第三预处理PDMS基片尺寸相同或略大的矩形玻璃片，将第三预处理PDMS基片从无水乙醇溶液中取出，完全蒸发干燥后平铺在矩形玻璃片表面，得到加固PDMS基片；
步骤三：在加固PDMS基片表面制作光刻图案
(A)将经步骤二处理得到的加固PDMS基片安装在匀胶机上；在第一转速为500转/分钟的条件下，滴加入2毫升的光刻胶正胶；在第二转速为1500转/分钟的条件下，匀胶20秒后，得到第一复合基片；
(B)将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至110℃，并在此温度下进行前烘处理2分钟，得到第二复合基片；
(C)将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光20秒后，得到第三复合基片；
(D)将第三复合基片置于质量百分比浓度为60％的显影液中浸泡20秒后取出，然后用去离子水中浸泡15秒定影后，得到第四复合基片；
(E)将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至130℃，并在此温度下进行后烘处理3分钟后取出；
(F)在35℃温度下冷却15分钟后得到第五复合基片；
热烘板选用：HOT PLATE MODELKW-4AH CHEMAT TECHNOLOGY.INC。
步骤四：圆筛藻图案化与定位
(A)在第五复合基片表面均匀滴加圆筛藻混浊液，并安装在热烘板上，调节热烘板温度至120℃，并在此温度下进行加热处理4分钟，得到第六复合基片；
用量：1平方厘米的第五复合基片上滴加100微升的圆筛藻混浊液；
(B)将第六复合基片在35℃温度下冷却10分钟后，安装在紫外固化机托盘上，在4支6瓦并排紫外光灯管4厘米距离紫外曝光3小时后，得到第六复合基片；
(C)将第六复合基片在35℃温度无尘环境中放置72小时后，得到第七复合基片；
(D)将第七复合基片置于光刻胶去胶液中浸泡3分钟后取出，去离子水冲洗10秒，得到圆筛藻图案化PDMS基片，图2A为制得基片的SEM电镜照片。
光刻胶去胶液选用北京科华微电子材料有限公司的BP系列紫外正胶去膜剂。
将实施例1制得的圆筛藻图案化PDMS基片进行吸附测试：
将圆筛藻图案化PDMS基片置于暗室，在其表面滴加FITC荧光素标记的蛋白质悬浮液，静置30分钟后，在荧光显微镜下观察单个圆筛藻表面及周围区域，得到如图2B的照片。图2B的照片中，说明圆筛藻图案化PDMS基片对荧光蛋白具有80％的吸附性，能够自动装载检测探针并吸附靶分子。
用量：1平方厘米的圆筛藻图案化PDMS基片表面滴加40微升的装配有FITC荧光素的蛋白质悬浮液。
实施例2：PDMS表面图案化键合桥弯藻壳体
步骤一：桥弯藻壳体的预处理
将过滤清洗过的桥弯藻壳体加入去离子水中搅拌均匀得到桥弯藻混浊液；
用量：1克的桥弯藻壳体中加入15毫升的去离子水；
桥弯藻壳体的电镜图片如图3所示，图中，桥弯藻尺寸为12微米×6微米×5微米。
桥弯藻壳体是培养的淡水桥弯藻细胞经过浓硫酸95℃酸洗2小时去除细胞有机质后得到的外壳。其中淡水桥弯藻细胞是从武汉中科院水生生物研究所购买菱形藻藻种，并在北京航空航天大学仿生与微纳生物制造技术研究中心培养6个月所获得。
步骤二：PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片的预处理
(A)按所需尺寸截取PDMS基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；
(B)向玻璃容器中加入50毫升的正己烷，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦、工作频率28KHz的条件下超声清洗10分钟得到第一预处理PDMS基片；
(C)将第一预处理基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，向玻璃容器中加入50毫升的丙酮。然后将玻璃容器置于超声清洗机中，在功率700瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗10分钟得到第二预处理PDMS基片；
(D)将第二预处理PDMS基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，加入质量浓度为95％的无水乙醇，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗10分钟后，得到第三预处理PDMS基片；
(E)用玻璃刀裁取与第三预处理PDMS基片尺寸相同或略大的矩形玻璃片，将第三预处理PDMS基片从无水乙醇溶液中取出，完全蒸发干燥后平铺在矩形玻璃片表面，得到加固PDMS基片；
步骤三：在加固PDMS基片表面制作光刻图案
(A)将经步骤二处理得到的加固PDMS基片安装在匀胶机上；在第一转速为800转/分钟的条件下，滴加入0.5毫升的光刻胶正胶；在第二转速为2500转/分钟的条件下，匀胶10秒后，得到第一复合基片；
(B)将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃，并在此温度下进行前烘处理1分钟，得到第二复合基片；
(C)将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光10秒后，得到第三复合基片；
(D)将第三复合基片置于质量百分比浓度为40％的显影液中浸泡10秒后取出，然后用去离子水中浸泡7秒定影后，得到第四复合基片；
(E)将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至110℃，并在此温度下进行后烘处理1分钟后取出；
(F)在20℃温度下冷却10分钟后得到第五复合基片；
热烘板选用：HOT PLATE MODELKW-4AH CHEMAT TECHNOLOGY.INC。
步骤四：硅藻图案化与定位
(A)在第五复合基片表面均匀滴加桥弯藻混浊液，并安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃，并在此温度下进行加热处理2分钟，得到第六复合基片；
用量：1平方厘米的第五复合基片上滴加50微升的桥弯藻混浊液；
(B)将第六复合基片在20℃温度下冷却7分钟后，安装在紫外固化机托盘上，在4支6瓦并排紫外光灯管4厘米距离紫外曝光2小时后，得到第六复合基片；
(C)将第六复合基片在20℃温度无尘环境中放置48小时后，得到第七复合基片；
(D)将第七复合基片置于光刻胶去胶液中浸泡1分钟后取出，去离子水冲洗10秒，得到桥弯藻图案化PDMS基片，图3A为制得基片的SEM电镜照片。
所述的去胶液是韩国东进的DTNS-T4000去胶液。
将实施例2制得的桥弯藻图案化PDMS基片进行吸附测试：
将桥弯藻图案化PDMS基片置于暗室，在其表面滴加FITC荧光素标记的蛋白质悬浮液，静置30分钟后，在荧光显微镜下观察单个桥弯藻表面及周围区域，得到如图3B的照片。图3B的照片中，说明桥弯藻图案化PDMS基片对荧光蛋白具有85％的吸附性，能够自动装载检测探针并吸附靶分子。
用量：1平方厘米的桥弯藻图案化PDMS基片表面滴加30微升的装配有FITC荧光素的蛋白质悬浮液。
实施例3：PDMS表面图案化键合菱形藻壳体
步骤一：菱形藻壳体的预处理
将过滤清洗过的菱形藻壳体加入去离子水中搅拌均匀得到菱形藻混浊液；
用量：1g的菱形藻壳体中加入20毫升的去离子水；
菱形藻壳体尺寸为9微米×5微米×4微米。
菱形藻壳体是培养的淡水菱形藻细胞经过浓硫酸95℃酸洗2小时去除细胞有机质后得到的硅质外壳。其中淡水菱形藻细胞是从武汉中科院水生生物研究所购买谷皮菱形藻藻种，并在北京航空航天大学仿生与微纳生物制造技术研究中心培养6个月所获得。
步骤二：PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片的预处理
(A)按所需尺寸截取PDMS基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；
(B)向玻璃容器中加入100毫升的正己烷，然后置于超声清洗机中，在功率800瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗15分钟得到第一预处理PDMS基片；
(C)将第一预处理基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，向玻璃容器中加入100毫升的丙酮。然后将玻璃容器置于超声清洗机中，在功率800瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗15分钟得到第二预处理PDMS基片；
(D)将第二预处理PDMS基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，加入质量浓度为95％的无水乙醇，然后置于超声清洗机中，在功率800瓦、工作频率40KHz的条件下超声清洗15分钟后，得到第三预处理PDMS基片；
(E)用玻璃刀裁取与第三预处理PDMS基片尺寸相同或略大的矩形玻璃片，将第三预处理PDMS基片从无水乙醇溶液中取出，完全蒸发干燥后平铺在矩形玻璃片表面，得到加固PDMS基片；
步骤三：在加固PDMS基片表面制作光刻图案
(A)将经步骤二处理得到的加固PDMS基片安装在匀胶机上；在第一转速为700转/分钟的条件下，滴加入0.5毫升的光刻胶正胶；在第二转速为2000转/分钟的条件下，匀胶15秒后，得到第一复合基片；
(B)将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃，并在此温度下进行前烘处理1.5分钟，得到第二复合基片；
(C)将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光15秒后，得到第三复合基片；
(D)将第三复合基片置于质量百分比浓度为50％的显影液中浸泡15秒后取出，然后用去离子水中浸泡10秒定影后，得到第四复合基片；
(E)将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至120℃，并在此温度下进行后烘处理2分钟后取出；
(F)在25℃温度下冷却15分钟后得到第五复合基片；
热烘板选用：HOT PLATE MODELKW-4AH CHEMAT TECHNOLOGY.INC。
步骤四：菱形藻图案化与定位
(A)在第五复合基片表面均匀滴加菱形藻混浊液，并安装在热烘板上，调节热烘板温度至105℃，并在此温度下进行加热处理3分钟，得到第六复合基片；
用量：1平方厘米的第五复合基片上滴加80微升的菱形藻混浊液；
(B)将第六复合基片在25℃温度下冷却8分钟后，安装在紫外固化机托盘上，在4支6瓦并排紫外光灯管4厘米距离紫外曝光3小时后，得到第六复合基片；
(C)将第六复合基片在20℃温度无尘环境中放置60小时后，得到第七复合基片；
(D)将第七复合基片置于光刻胶去胶液中浸泡2分钟后取出，去离子水冲洗10秒，得到菱形藻图案化PDMS基片，图4为制得基片的SEM电镜照片。
所述的去胶液选用Futurrex的RR4/41去胶液。
将实施例3制得的菱形藻图案化PDMS基片进行吸附测试：
将菱形藻图案化PDMS基片置于暗室，在其表面滴加FITC荧光素标记的蛋白质悬浮液，静置30分钟后，在荧光显微镜下观察单个菱形藻表面及周围区域，得到如图4A的照片。图4A的照片中，说明菱形藻图案化PDMS基片对荧光蛋白具有80％的吸附性，能够自动装载检测探针并吸附靶分子。
用量：1平方厘米的菱形藻图案化PDMS基片表面滴加25微升的装配有FITC荧光素的蛋白质悬浮液。
本发明的加工方法是将生物体——硅藻或其壳体通过光刻工艺和紫外键合方法图案化定位在PDMS基片表面，充分利用了硅藻的多孔吸附特性吸附检测探针和靶分子，通过探针点样可使检测探针高密度聚集于硅藻图案区域，提高检测信号强度和可靠性。其次，通过本方法可以将硅藻阵列化，点样不同探针后进行多种物质的检测，从而达到检测高通量的目的。再次，硅藻表面具有硅羟基，具有一定的生物相容性，且硅藻壳体具有空腔结构和表面微孔，可以保存一定水分并透过纳米级微孔缓慢释放，使检测探针保持在一个湿润的环境中从而提高其活性和工作效率。最后，硅藻规则排布的多级孔隙使其排布在PDMS流道中，可以实现过滤作用，可用于在分析、筛选、检测微流体系统实现纳米颗粒过滤筛选。
Claims (4)
1.一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，其特征在于：它包括有下列步骤：
步骤一：硅藻的预处理
将硅藻加入去离子水中搅拌均匀得到硅藻混浊液；
用量：在1克的硅藻中加入15毫升～20毫升的去离子水；
步骤二：PDMS(聚二甲基硅氧烷)基片的预处理
(A)按所需尺寸截取PDMS基片，并用去离子水冲洗后放入玻璃容器中；
(B)向玻璃容器中加入50毫升～100毫升的正己烷，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟得到第一预处理PDMS基片；
(C)将第一预处理基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，向玻璃容器中加入50毫升～100毫升的丙酮；然后将玻璃容器置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟得到第二预处理PDMS基片；
(D)将第二预处理PDMS基片取出，去离子水冲洗10秒，放入另一玻璃容器中，加入质量浓度为95％的无水乙醇，然后置于超声清洗机中，在功率700瓦～1000瓦、工作频率28KHz～40KHz的条件下超声清洗10分钟～20分钟后，得到第三预处理PDMS基片；
(E)用玻璃刀裁取与第三预处理PDMS基片尺寸相同或略大的矩形玻璃片，将第三预处理PDMS基片从无水乙醇溶液中取出，完全蒸发干燥后平铺在矩形玻璃片表面，得到加固PDMS基片；
步骤三：在加固PDMS基片表面制作光刻图案
(A)将经步骤二处理得到的加固PDMS基片安装在匀胶机上；在第一转速为500转/分钟～800转/分钟的条件下，滴加入0.5毫升～2毫升的光刻胶正胶；在第二转速为1500转/分钟～2500转/分钟的条件下，匀胶10秒～20秒后，得到第一复合基片；
(B)将第一复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃～110℃，并在此温度下进行前烘处理1分钟～2分钟，得到第二复合基片；
(C)将第二复合基片安装在光刻机中，并在第二复合基片上安装具有阵列化图形的掩模；将第二复合基片在紫外线中曝光10秒～20秒后，得到第三复合基片；
(D)将第三复合基片置于质量百分比浓度为40％～60％的显影液中浸泡10秒～20秒后取出，然后用去离子水中浸泡7秒～15秒定影后，得到第四复合基片；
(E)将第四复合基片安装在热烘板上，调节热烘板温度至110℃～130℃，并在此温度下进行后烘处理1分钟～3分钟后取出；
(F)在20℃～35℃温度下冷却10分钟～15分钟后得到第五复合基片；
步骤四：硅藻图案化与定位
(A)在第五复合基片表面均匀滴加硅藻混浊液，并安装在热烘板上，调节热烘板温度至95℃～120℃，并在此温度下进行加热处理2分钟～4分钟，得到第六复合基片；
用量：1平方厘米的第五复合基片上滴加50微升～100微升的硅藻混浊液；
(B)将第六复合基片在20℃～35℃温度下冷却7分钟～10分钟后，安装在紫外固化机托盘上，在4支6瓦并排紫外光灯管4厘米距离紫外曝光2～3小时后，得到第六复合基片；
(C)将第六复合基片在20℃～35℃温度无尘环境中放置48～72小时后，得到第七复合基片；
(D)将第七复合基片置于光刻胶去胶液中浸泡1分钟～3分钟后取出，去离子水冲洗10秒，得到硅藻图案化PDMS基片。
2.根据权利要求1所述的一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，其特征在于：
所述的硅藻是指淡水硅藻、海水硅藻、硅藻壳体或硅藻土；淡水硅藻或海水硅藻还包括
有圆筛藻、桥弯藻、菱形藻；硅藻壳体还包括有圆筛藻壳体、桥弯藻壳体、菱形藻壳体；
硅藻土还包括圆筛藻硅藻土、直链藻硅藻土。
3.根据权利要求1所述的一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，其特征在于：
所述的光刻胶去胶液是北京科华微电子材料有限公司的BP系列紫外正胶去膜剂、美国
Futurrex公司的RR4/41去胶液、美国J.T.baker公司的PRS3000去胶液或者韩国
东进的型号为DTNS-T4000的去胶液。
4.根据权利要求1所述的一种硅藻在PDMS表面的图案化键合加工方法，其特征在于：该方法制得的硅藻图案化PDMS基片对蛋白质具有80％～85％的吸附性，能够自动装载检测探针并吸附靶分子。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106430089A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-22 | 中国农业大学 | 一种硅藻壳微粒单层阵列的方法 |
| CN107221578A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-29 | 西南交通大学 | 一种“i”型结构pdms基体的制造方法 |
| CN110329987A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-15 | 吉林大学 | 一种具有电磁场增强性能的连续月牙型纳微结构及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101333522A (zh) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | 国家纳米科学中心 | 将多种细胞有序地粘附到同一基底上的装置及粘附方法 |
| CN101915851A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-15 | 北京航空航天大学 | 一种用来制作生物芯片的硅藻阵列化定位加工方法 |
-
2011
- 2011-10-25 CN CN2011103266291A patent/CN102502477A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101333522A (zh) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | 国家纳米科学中心 | 将多种细胞有序地粘附到同一基底上的装置及粘附方法 |
| CN101915851A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-15 | 北京航空航天大学 | 一种用来制作生物芯片的硅藻阵列化定位加工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 夏飞: "PDMS微流控芯片的制备工艺研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, 15 August 2010 (2010-08-15), pages 35 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106430089A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-22 | 中国农业大学 | 一种硅藻壳微粒单层阵列的方法 |
| CN107221578A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-29 | 西南交通大学 | 一种“i”型结构pdms基体的制造方法 |
| CN110329987A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-15 | 吉林大学 | 一种具有电磁场增强性能的连续月牙型纳微结构及其制备方法 |
| CN110329987B (zh) * | 2019-07-16 | 2021-12-28 | 吉林大学 | 一种具有电磁场增强性能的连续月牙型纳微结构及其制备方法 |
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