CN102788779A

CN102788779A - 编码悬浮微芯片、其制备方法及应用

Info

Publication number: CN102788779A
Application number: CN2012103297275A
Authority: CN
Inventors: 李炯; 郑克孝; 姜丽; 沈叶
Original assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-09-07
Also published as: CN102788779B

Abstract

本发明公开了一种编码悬浮微芯片、其制备方法及应用。该微芯片包括：透明基底，以及，用作图形识别码的不透明平面微结构，所述不透明平面微结构分布在透明基底表面。优选的，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的高反光堆叠结构层。该微芯片可经半导体微加工工艺制得，其应用模式为：首先利用悬浮在液相体系中的微芯片上的探针分子捕获待测物分子，再将微芯片从液相体系中分离、清洗，之后分别在可见光通道和荧光通道对微芯片成像，以分别确定微芯片所捕获的目标分子身份和对目标分子进行定量分析。本发明实现了具有高通量、良好检测精度的编码悬浮微芯片的低成本制造，可应用于对液体样品中的多重生物/医学指标同时进行检测。

Description

编码悬浮微芯片、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种微悬浮芯片及其制备工艺，尤其涉及一种编码悬浮微芯片、其制备方法及应用。

背景技术

悬浮芯片技术(SAT)是一种新型、高通量的生物芯片技术,它是将流式细胞术、激光技术及应用流体学等技术结合在一起,利用悬浮在液相中的分类荧光编码微球作为检测载体,具有高通量、速度快、灵敏度高、特异性强及检测范围广等特点。近几年来,悬浮芯片技术在免疫学、基因组学、蛋白质组学及临床诊断检测等方面均获得了广泛应用。但参阅美国专利US2007037195 A1，现有的悬浮芯片尚存在诸多缺陷，难以充分满足实际应用的需要。

例如，美国专利US8148139B2揭示了一种光透射检测微球（Light Transmitted Assay Beads，LITAB)，其采用部分镂空的金属薄膜作为编码层，该镂空部分可被设计形成多种特定的条码图案(barcode pattern)。解码过程是依靠薄膜结构对光的透射率不同实现，即：金属部分本身完全不透光，而镂空部分透光。在此金属编码层表面（包括镂空部分）覆盖有透明的高分子涂层，其同时具有两个作用：一是提供固定各种生物分子探针的基底；二是调节整个微球的密度使之与待测液相基本一致从而使微球可悬浮其中。此外，还可通过在金属薄膜层中掺入顺磁(paramagnetic)材料实现用外加磁场控制微球的沉降。然则，该项技术实施时较为困难，比如，需要以昂贵的电子束蒸发等手段沉积钛、金等贵金属形成金属膜，并需要用高腐蚀性的氢氟酸来溶解金属膜进行镂刻，成本高昂，操作不易，且会带来环境污染等诸多问题，以及，需要在金属膜上另外覆设透明高分子材料等才能连接生物探针分子等，工序繁杂。

发明内容

本发明旨在针对现有技术中的不足，提供一种编码悬浮微芯片及其制备方法，该编码悬浮微芯片的主要用途是对液体样品中的多重生物/医学指标（一般来说是一些特定的生物分子，例如抗体、蛋白质等）同时进行检测，其具有的优点至少在于：检测的多重性、高效性和灵敏性；以及制造上的简便性和经济性。

本发明主要是基于如下方案而达成前述发明目的的，即：在透明基底上加工形成对可见光充分不透明的平面微结构，并以所述平面微结构构建图形编码，所述图形编码在可见光照明下经光学成像后即可被辨识，并可根据预设规则或程序而转化为数字编码，用于标明所在微芯片的身份（类型），通过制成不同图形即可对大量不同类型的微芯片进行编码。

具体的讲，本发明的技术方案如下：

一种编码悬浮微芯片，它包括：

透明基底，

以及，用作图形识别码的不透明平面微结构，所述不透明平面微结构分布在透明基底表面。

作为优选方案之一，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的反光材料层。

优选的，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的介电光学镀层。

作为尤为优选的方案之一，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的高反光堆叠结构层，所述高反光堆叠结构层包括交替层叠的具有相对低折射率的材料层和具有相对高折射率的材料层。

作为可选择的方案一，所述微芯片上还连接有探针分子。在本发明中，该探针分子应作广义理解，即，其可理解为对于某些特定生物（化学）物质或某些特定生物（化学）反应能作出特异性的响应，并发出相应的光、电信号的指示性物质。因此，所述探针分子可包括化学探针分子和生物探针分子，其中，所述生物探针分子可选自蛋白质、多肽、DNA、RNA、LNA和PNA中的任意一种，但不限于此。

作为可选择的方案一，所述探针分子连接在透明基底表面。

作为尤为优选的实施例之一，所述透明基底的材料包括二氧化硅。

该编码悬浮微芯片的制备方法包括：依次在衬底表面形成牺牲层、透明材料层和对可见光充分不透明的材料层，而后微加工处理所述对可见光充分不透明的材料层，形成作为图形识别码的不透明平面微结构，最后除去牺牲层以使衬底剥离，获得目标产物。

作为可选择的实施方案之一，所述微加工处理的操作包括依次进行的光刻胶涂布、光显影、刻蚀、清洗工序。

作为优选方案之一，所述牺牲层的材料至少选自多晶硅、铝、光刻胶和高分子涂层中的任意一种，所述高分子涂层包括光刻胶涂层，但不限于此。

作为优选方案之一，所述对可见光充分不透明的材料层包括反光涂层和/或反光镀层。

作为尤为优选的实施例之一，，所述对可见光充分不透明的材料层具有高反光堆叠结构，所述高反光堆叠结构层包括交替层叠的具有相对低折射率的材料层和具有相对高折射率的材料层。

更具体的讲，作为本发明的优选实施例之一，前述编码悬浮微芯片的制备方法包括如下步骤：

（1）在衬底上形成牺牲层；

（2）在牺牲层表面形成透明材料层；

（3）在透明材料层表面形成对可见光充分不透明的材料层；

（4）对对可见光充分不透明的材料层依次进行光刻胶涂布、光显影、刻蚀、清洗处理，在对可见光充分不透明的材料层上形成用作图形识别码的不透明平面微结构；

（5）选取能特异性溶解牺牲层的液剂，将由前述步骤（4）制得的器件浸没于液剂中，使衬底剥落，获得目标产物。

优选的，该方法中是通过对所述不透明平面微结构的位置、形状、大小、方向、数量和排布方式中的至少一种特征进行调整而实现特异性编码的。

显然的，对于前述牺牲层，可分别采用能以化学或物理方式溶解这些材料、但不会损及透明材料层和对可见光充分不透明的材料层的液剂进行相应的去除操作。另外，亦不能排除通过机械剥离、应力剥离等本领域技术人员习用的技术手段去除牺牲层。在本发明中，优选采用液剂溶解的方式去除牺牲层，比如：

对于以光刻胶形成的牺牲层，所述液剂包括丙酮溶液；

对于以铝形成的牺牲层，所述液剂包括稀盐酸。

而对于某些高分子材料来说，完全可以藉由相应有机溶剂将其去除。

优选的，前述编码悬浮微芯片的制备方法还包括在所述目标产物上连接探针分子的步骤。

一种基于如上所述编码悬浮微芯片或以上所述方法所制备的编码悬浮微芯片的物质检测方法，它包括如下步骤：

（1）在所述编码悬浮微芯片上连接探针分子；

（2）将编码悬浮微芯片分散于液相反应体系中，并使所述编码悬浮微芯片保持悬浮状态；

（3）在设定条件下，使所述探针分子充分捕捉待液相反应体系中的待检测物质；

（4）将编码悬浮微芯片从液相反应体系中取出，并在设定波长的光学通道中成像，以确定所述编码悬浮微芯片所捕获待检测物质的身份和/或对待检测物质的浓度进行定量分析。

作为可选择的实施方案之一，步骤（2）中是通过机械搅动方式使编码悬浮微芯片在液相反应体系中保持悬浮状态的。

作为较佳的实施方案之一，前述液相反应体系中还含有用于指示探针分子与待检测物质反应与否的标记性物质。

作为另一种较佳的实施方案，前述述探针分子和/或待检测物质上还修饰有用于指示探针分子与待检测物质反应与否的标记性物质。

前述设定波长的光学通道可选自透射光学通道、反射光学通道、荧光通道和化学发光通道中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

附图说明

图1是本发明一优选实施例中编码悬浮微芯片的制备工艺流程图；

图2是本发明一优选实施例中多层高反光堆叠结构的示意图；

图3是本发明一优选实施例中编码悬浮微芯片的俯视图；

图4a-4b分别是本发明一优选实施例中编码悬浮微芯片在可见光通道和荧光通道下的照片。

具体实施方式

如前所述，考虑到现有编码悬浮微芯片的诸多不足，本案发明经长期研究和实践，提出了本发明的技术方案，其实现了具有高通量、良好检测精度的编码悬浮微芯片的低成本制造以及提供了其应用方法。

简要地讲，作为优选的实施方案之一，本发明的技术方案主要在于：

1) 通过本领域习见的微加工工艺在对可见光充分透明(substantially transmissive to visible light)的基底上加工形成一组或多组对可见光充分不透明(substantially opaque to visible light)的平面微结构作为图形识别码。该图形识别码在可见光照明下经光学成像（如显微镜等设备）后即可被肉眼或计算机控制的传感器所辨识，并可根据预设的规则或程序将其转化为数字编码，用于标明所在微芯片的身份（类型）。通过刻制不同的图形即可对大量不同类型的微芯片进行编码。

2) 通过施加适当的机械扰动(mechanical agitation), 可以使分散在液体中的所述编码悬浮微芯片保持悬浮状态（即不沉至容器底部，也不粘附于容器壁）。在该状态下，相较于传统的静止态固态芯片（例如具有宏观尺寸的DNA微阵列芯片），由于反应动力学的改善，固定在悬浮微芯片基底表面的分子有更为充分的概率与溶液中的自由分子发生反应并稳定地结合在一起。

进一步的讲，本发明的编码识别过程本质上是在明场条件下实现对透明基底上的微小图形的辨识，这就要求这些编码图形与透明基底之间具有足够的光学对比度(contrast)。为此，必须选择合适的材料构建编码图形，这些材料可以是具有高吸光度的材料，或是具有高反光性能的材料等。

作为尤为优选的方案，本发明是采用高反光材料构建编码图形，其基于薄膜干涉(thin-film interference)原理而工作的，即：由于薄膜本身厚度以及入射光所处媒质与薄膜材料折射率差异所共同导致的光程差(optical path difference, OPD), 入射光波被薄膜的两个表面（“表面”的实质是两种具有不同折射率的材料的界面）分别反射的部分存在相位差(phase shift)，从而发生相互干涉。特别地，若光程差为半波长的整数倍，此新的干涉光波的振幅相对于入射光波出现增强（相长干涉，constructive interference, 倍数是偶数时）或减弱（相消干涉，destructive interference, 倍数是奇数时）。编码图形的高反光特性导致其透光率很低，当使用光学成像设备收集芯片的透射光时（本发明中光学成像设备工作应在透射模式为宜），所得的图像其基底部分明亮，而编码图形晦暗，从而可以很方便地辨认出编码。

具体到本案的前述优选方案之中，由于微芯片的编码结构层使用不透明材料且厚度极小，实际上是一种介电光学镀层(dielectric optical coating)。在制作工艺上，为了达到更优的高反光效果，本发明的编码图形层采取了多层高反光堆叠(multilayer high-reflection stack) 设计：即使用两种具有不同折射率的材料交替堆叠为多层结构以实现比单层结构更高的反射率（理论极限为100%）。显然，根据本发明的技术方案，并通过选择材料的折射率以及在工艺中控制编码图形层的厚度，本领域技术人员可以很容易的实现优异的编码图形对比度，理论上来讲，通过优化工艺条件可以将解码效率做到接近100%, 完全能够满足实际检测应用的需求。

利用本发明的编码悬浮为芯片对各种待测物分子的检测一般是通过预先结合在透明基底上（当然，也可结合在反光区域上）的特异性探针分子来实现。利用搅拌、振荡等混合手段，保持足量的微芯片悬浮于样品液体中进行反应一定时间。在此过程中，固定在其表面的探针分子将捕获对应的目标分子。这些目标分子可以利用业界习知的技术事先进行荧光标记；也可以在捕获后使用其它成熟技术对其进行荧光标记或使其产生化学发光信号等。一般说来，无论具体采取何种标记方法，在一定浓度范围内其检测信号强度与待测物浓度呈正相关，这种相关性一般可用相关数学模型进行精确的定量描述，再辅以一系列预知其浓度的标准品的测量结果，就可以得到待测物在样品中的含量。

综上所述，本发明的一般应用模式为：首先利用大量悬浮在液相中的微芯片上的特异性探针高效地捕获待测物分子，再通过离心等手段可以方便地将悬浮微芯片从样品中分离并进行清洗，之后，再分别在选定的一种或多种光学对沉降后的微芯片成像。比如，在可见光通道读取每一芯片的编码以确定该芯片所捕获的目标分子身份；而在荧光通道中对目标分子的浓度进行定量分析。结合多种不同微芯片所得结果，即可同时实现对样品中多个待测物的检测。

总之，与现有技术相比，本发明的优点至少在于：1) 可以直接使用二氧化硅等材料作为透明基底，背景荧光很低，方便直接在其表面固定各种探针分子，尤其是生物探针分子，无需再另外覆盖一层透明高分子材料；2)独特的工艺设计降低了微加工制作成本，可实现规模化生产，并且具有较高的批次重复性；3）编码稳定，可应用于各种环境而不发生变化。

参阅图3，作为本发明的一典型实施例，其涉及的编码悬浮微芯片包括：

透明基底1，

以及，用作图形识别码的不透明平面微结构2，所述不透明平面微结构分布在透明基底表面。

前述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的高反光堆叠结构层，所述高反光堆叠结构层包括交替层叠的具有相对低折射率的材料层和具有相对高折射率的材料层。

优选的，前述透明基底可由SiO₂构成。

优选的，参阅图2，前述高反光堆叠结构层系由多个Si₃N₄层201及SiO₂层202交替层叠形成。该Si₃N₄层及SiO₂层的数量及厚度可根据实际应用的需求而调整，藉以达到设定的反光效率和设定的解码效率。

另外，为实现特异性编码，可对所述不透明平面微结构的位置、形状、大小、方向、数量和排布方式中的至少一种特征进行相应调整。

参阅图1，该编码悬浮微芯片的制备方法可以包括如下步骤：

（1）在衬底3上形成Al牺牲层4；

（2）在牺牲层表面形成SiO₂层10；

（3）在透明材料层表面形成对可见光充分不透明的材料层20；

（5）选取能特异性溶解牺牲层的液剂（例如，稀盐酸，但不限于此），将由前述步骤（4）制得的器件浸没于液剂中，使衬底剥落，获得目标产物。

如下以该编码悬浮微芯片在生物检测中的应用为例对其功效进行简要说明。

本实施例中是采用SiO₂构成透明材料基底，因此，对于本领域技术人员来说，可以很容易的想到采用习用的方案直接在该编码悬浮微芯片上连接生物探针分子，工序更为简洁，该生物探针分子可选自蛋白质、多肽、DNA、RNA、LNA、PNA等，但不限于此。

进一步的，为利于检测，还可能需要在生物探针分子上修饰荧光标记、放射性标记或其它特异性标记等，或者在后续的液相反应体系中添加前述特异性标记等。当然，这些方案可根据实际应用的需要而选择性的采用。

利用前述编码悬浮微芯片对各种待测物分子进行检测的过程一般为：

首先，利用搅拌、振荡等混合手段，保持足量的悬浮微芯片悬浮于样品液体中进行反应一定时间，在此过程中，固定在其表面的探针分子将捕获对应的目标分子；

而后，通过离心等手段将悬浮微芯片从样品溶液中分离并进行清洗；

之后，再分别在选定的光学通道中对沉降后的微芯片成像。

在本实施例的一典型实施方案中，系采用可见光通道和荧光通道对前述编码悬浮微芯片进行光学成像，其结果参阅图4a-4b，其中，在可见光通道可读取每一芯片的编码以确定该芯片所捕获的目标分子身份；而在荧光通道中可对目标分子的浓度进行定量分析。结合多种不同微芯片所得结果，即可同时实现对样品中多个待测物的检测。

以下结合若干更为具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1检测生物样品中的多个核酸扩增产物（核酸检测）

结合常规的聚合酶扩增反应(PCR)技术，利用编码悬浮微芯片可以很方便地实现对同一样品中多个模板分子的扩增。由于无需使用多个荧光通道来区分不同的扩增产物，这一应用避开了现有多重PCR仪器荧光通道数的限制（一般仅为4条），能够显著提高PCR的通量；同时又无需专门设计、合成多个连接不同荧光团的探针，也无需使用昂贵的多通道实时定量PCR仪器，从而可以大幅降低使用成本。

实施步骤：

首先根据应用需求确定所要检测的不同模板的数量。这一数量一般可以在4到20种左右（并不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况增减）。

制备不同编码的悬浮微芯片，每种编码对应一个待测的模板核酸。具体过程已在发明内容部分详述。

对每种编码的悬浮微芯片，利用业界习知的化学修饰方法将待模板核酸的PCR引物（或探针）共价固定在其表面。例如：使用piranha溶液清洗微芯片的二氧化硅表面后，再与氨基硅烷的乙醇溶液反应使其表面氨基化，清洗后再与戊二醛水溶液反应使其表面醛基化，最后再与末端氨基修饰的引物反应使其连接在芯片表面。

在进行检测前，先将上述修饰PCR引物的不同编码的悬浮芯片等量混合在一起。之后，再将此芯片混合液与PCR反应所需的其它试剂（包括dNTP,聚合酶、连接酶、荧光染料等）按适当比例（根据具体的PCR反应确定，此为本领域技术人员习知）组成PCR混合液。加入样品后即可进行PCR反应。本方法可使用的样品包括但不限于溶液、细胞提取物、全血、血清、尿液、唾液、法医学标本等等。

具体的PCR反应形式可以根据实际情况来选择。例如，可采用固相PCR技术中最常用的桥式PCR (bridge PCR).首先，将每个PCR反应所需的两条引物同时固定在对应编码的芯片表面。扩增反应的结果是在芯片上形成大量杂交的双链，常规的SYBR等小分子荧光染料结合在这些双链上产生信号。

又如，也可以进行等温扩增，这样能够进一步降低对PCR仪器的要求。具体可采用业界习知的滚环扩增(RCA)技术。首先将待测分子的捕获探针固定在芯片表面。通过互补杂交反应捕获待测分子后，与反应液中的接头分子(adaptor)在连接酶的作用下连接成一条链。而接头分子含有的引物序列可以引发滚环扩增反应，最后导致大量的荧光探针杂交在扩增产物分子上产生信号。

当PCR反应结束后，将反应体系进行固液分离（可使用离心、超滤等本领域习知的技术），保留微芯片，并对其反复清洗，最后将其悬于缓冲液中。从该悬浮液中取适当数量的芯片利用成像设备分别采集其在可见光和荧光两个通道下的图像，即可获得每个芯片的身份（即其检测的分子的身份）及对应的荧光强度（即待测分子的浓度，通过使用已知浓度的系列标准品同时反应所绘制的标准曲线即可算出）。

实施例2使用分子信标探针进行非标记多重检测（核酸检测）

对于不使用扩增反应的非标记检测，可以使用本领域习知的分子信标(molecular beacon)作为探针。其特点在于，无需加入另外的指示剂，检测信号可直接通过目标与探针的结合事件触发。

实施步骤：

根据样品中待测核酸的具体情况确定其探针。本方法可使用的样品包括但不限于溶液、细胞提取物、全血、血清、尿液、唾液、法医学标本等等。针对各个待测核酸的序列，设计出特异性的分子信标。

首先制备检测所需的编码悬浮微芯片，并在其表面修饰相应的探针。其具体过程如实施例1所述。检测时，将样品加入含有相应编码悬浮微芯片的缓冲液中混合反应即可。对于修饰触发信号探针的微芯片，如分子信标，只要结合了目标分子，由于本领域习知的分子信标的工作原理，其二级结构将发生变化导致荧光团与淬灭团分离，在芯片表面就会产生荧光信号。反之如果分子信标未结合目标分子，其构象保持不变，则不会产生信号。

反应结束后，再通过类似于实施例1所述的清洗/成像步骤识别每种编码芯片的并获取其荧光信号，即可完成对多种待测核酸含量的检测。

实施例3检测临床样品中的多个抗原蛋白质等（免疫检测）

在检验医学中经常涉及对一组抗原蛋白质进行检测，例如常规的乙肝五项检测。这样的检测通常使用在多孔板中进行的酶联免疫吸附法(ELISA)。ELISA的实验操作相对繁琐，涉及多个加样步骤，对操作人员及实验设备的要求较高。其检测信号一般使用化学发光，对反应时间有较严格的要求，检测限也偏高。且每个样品的每个待测指标必须使用一个微孔进行检测，孔板的消耗较高。而使用本发明所述的悬浮微芯片技术进行此类检测，操作更为便捷，可使用荧光信号以提高检测灵敏度，且每个样品的多个指标可在同一个反应体系中并行检测，降低了检测成本。

实施步骤：

根据应用需求确定所要检测的不同模板的数量。这一数量一般可以在4到20种左右（并不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况增减）。

制备不同编码的悬浮微芯片，每种编码对应一个待测的蛋白质。具体过程已在发明内容部分详述。

检测方法可采用常规的夹心法形式。首先将每种编码的悬浮微芯片表面活化，例如使用氨基硅烷对其进行氨基化（方法如实施例1）。再利用业界习知的化学修饰方法（如NHS/EDC法）将待测蛋白的特异抗体（一抗）共价固定在该活化表面。根据需要，也可在其后使用某种蛋白（如BSA）对芯片表面的裸露部分进行封闭，以降低非特异性吸附。

本方法可使用的样品包括但不限于溶液、细胞提取物、全血、血清、尿液、唾液、法医学标本等等。检测时，将样品与各个待测蛋白对应的编码芯片混合，在适宜的温度和振荡条件下进行孵育。在此过程中，芯片表面的一抗与溶液中的目标蛋白发生特异性的结合。孵育结束后，对悬浮芯片进行清洗，以分离反应液体的其余成分。之后，加入另一种目标特异性的、带荧光标记抗体（二抗），通过抗原-抗体反应使此前被捕获到芯片表面的抗原分子带上荧光（但本方法的信号并不局限于此，根据需要也可使用化学发光信号等）。最后，再通过类似于实施例一所述的清洗/成像步骤获得每种待测抗原的信号，从而完成对其的定量检测。

由于免疫检测的广泛性，本实施例所述的待测物并不局限于抗原蛋白，也可包括各种存在特定抗体的物质，例如药物分子、代谢物分子、病原体、细胞等，此为本领域技术人员所习知。

Claims

1. 一种编码悬浮微芯片，其特征在于，它包括：

透明基底，

2. 根据权利要求1所述的编码悬浮微芯片，其特征在于，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的反光材料层。

3. 根据权利要求1或2所述的编码悬浮微芯片，其特征在于，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的介电光学镀层。

4. 根据权利要求1或2所述的编码悬浮微芯片，其特征在于，所述不透明平面微结构包括形成于透明基底表面的高反光堆叠结构层，所述高反光堆叠结构层包括交替层叠的具有相对低折射率的材料层和具有相对高折射率的材料层。

5. 根据权利要求1或2所述的编码悬浮微芯片，其特征在于，所述微芯片上还连接有探针分子，所述探针分子包括生物探针分子，所述生物探针分子至少选自蛋白质、多肽、DNA、RNA、LNA和PNA中的任意一种。

6. 根据权利要求5所述的编码悬浮微芯片，其特征在于，所述探针分子连接在透明基底表面。

7. 根据权利要求1-6中任一项所述的编码悬浮微芯片，其特征在于，所述透明基底的材料包括二氧化硅。

8. 一种编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，该方法包括：依次在衬底表面形成牺牲层、透明材料层和对可见光充分不透明的材料层，而后微加工处理所述对可见光充分不透明的材料层，形成作为图形识别码的不透明平面微结构，最后除去牺牲层以使衬底剥离，获得目标产物。

9. 根据权利要求8所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，所述微加工处理的操作包括依次进行的光刻胶涂布、光显影、刻蚀、清洗工序。

10. 根据权利要求8所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的材料至少选自多晶硅、铝和高分子涂层中的任意一种，所述高分子涂层包括光刻胶涂层。

11. 根据权利要求8所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，所述对可见光充分不透明的材料层包括反光涂层和/或反光镀层。

12. 根据权利要求11所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，所述对可见光充分不透明的材料层具有高反光堆叠结构，所述高反光堆叠结构层包括交替层叠的具有相对低折射率的材料层和具有相对高折射率的材料层。

13. 根据权利要求8所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）在衬底上形成牺牲层；

（2）在牺牲层表面形成透明材料层；

（3）在透明材料层表面形成对可见光充分不透明的材料层；

14. 根据权利要求8或13所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于：该方法中是通过对所述不透明平面微结构的位置、形状、大小、方向、数量和排布方式中的至少一种特征进行调整而实现特异性编码的。

15. 根据权利要求13所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，

对于以光刻胶形成的牺牲层，所述液剂包括丙酮溶液；

而对于以铝形成的牺牲层，所述液剂包括稀盐酸。

16. 根据权利要求8或13所述的编码悬浮微芯片的制备方法，其特征在于，该方法中还包括在所述目标产物上连接探针分子的步骤。

17. 一种基于如权利要求1-7中任一项所述编码悬浮微芯片或以如权利要求8-16中任一项所述方法所制备的编码悬浮微芯片的物质检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）在所述编码悬浮微芯片上连接探针分子；

18. 根据权利要求17所述的物质检测方法，其特征在于，步骤（2）中是通过机械搅动方式使编码悬浮微芯片在液相反应体系中保持悬浮状态的。

19. 根据权利要求17-18中任一项所述的物质检测方法，其特征在于，所述液相反应体系中还含有用于指示探针分子与待检测物质反应与否的标记性物质。

20. 根据权利要求17-18中任一项所述的物质检测方法，其特征在于，所述探针分子和/或待检测物质上还修饰有用于指示探针分子与待检测物质反应与否的标记性物质。

21. 根据权利要求17-18中任一项所述的物质检测方法，其特征在于，所述设定波长的光学通道至少选自透射光学通道、反射光学通道、荧光通道和化学发光通道中的任意一种或两种以上的组合。