CN105567547A - 一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法，其步骤：1、基底的选择及处理：基底是玻璃、石英或者硅；清洗，去除玻璃表面的油污等杂质；2、刻蚀掩膜制备：对玻璃基底进行烘干处理，得到要刻蚀的区域；3、湿法刻蚀：将选择的基底经过刻蚀掩膜处理后，按照旋转速率将基底旋转放入到刻蚀液中，使基底在刻蚀液中的旋转角度，得到不同等高面的非均匀等高梯度的结构。4、打孔；5、盖片与基底的组合制备微流芯片：选取盖片与基底进行组合制备微流芯片，得到具有得到不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。方法易行，操作简便，加工简单，效率高，具有良好的生物化学稳定性并且芯片细胞捕获面大而且长的特点的微流芯片。

Description

一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法
技术领域
本发明涉及一种快速制备微流芯片的技术，更具体涉及一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法。
背景技术
微流芯片在化学、食品、环境、医学等科学领域提供了很大的分析检验平台，是微分析系统的核心。微流芯片的发明及应用给促使了一些分析的微型化、高效化、自动化及便捷化。极大的节省了一些生物和化学实验对贵重生物和化学试剂的消耗,也大大的提高了分析效率、降低了费用。
通常制作微流芯片的主要材料有石英、玻璃和硅片以及一些高聚物等。使用高聚物制作的微流芯片，其制作方便，但是也具有本身的一些缺点，其缺点可以概括为耐热性和稳定性差，生物兼容性不够广，不能满足长期的一些检测需求。而玻璃、石英制作的微流芯片其耐热性和稳定性较好，传统的以玻璃、石英制作的微流芯片，其制作工艺包括光刻和化学刻蚀，但是这些工艺制作出来的微流芯片结构过于线性单一、简单，不能制作出一些特殊非均匀形状结构的微流芯片。
目前制备的微流芯片主要采用光刻和化学刻蚀，如专利号为ZL200610019354.6，发明名称为：一种微流芯片及利用微流芯片制备聚合物微球的一种方法，公开日为：2008年11月12日和专利号为ZL200510019720.3发明名称为：微流控芯片的制备方法，公开日为：2008年10月15日。主要使用的材料有石英、玻璃和高聚物等，使用高聚物制作的微流芯片多采用光刻制备的方法，刻蚀出来的微流芯片沟道形状规矩，且光刻的工艺复杂成本高，不宜推广应用。在玻璃及石英等硅基介质制作出来的微流芯片主要采用化学刻蚀的方法来制备，其制作出来的微流芯片稳定性好，使用寿命长。但是传统的化学刻蚀的方法刻蚀出来的微流芯片的沟道都很规则，无法刻蚀出具有特殊形状的微流沟道的微流芯片。传统的刻蚀方法不能够刻蚀出特殊形状沟道的微流芯片。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是在于提供了一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法，方法易行，操作简便，加工简单，效率高，具有良好的生物化学稳定性并且芯片细胞捕获面大而且长的特点的微流芯片。
为了实现上述目的，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法，其步骤是：
（1）、基底的选择及处理：本发明的基底可以是玻璃、石英或硅片材质；将选择好的基底进行清洗，去除基底表面的油污等杂质；
（2）、刻蚀掩膜制备：对清洗好的基底在50℃~100℃的烘箱中进行烘干处理，烘干处理之后在基底的上下表面粘附防腐蚀胶膜，并且通过激光切割，把即将要刻蚀的区域部分切出来，除去切割出来的防腐蚀胶膜，得到要刻蚀的区域；
（3）、湿法刻蚀：将选择的基底经过刻蚀掩膜制备处理之后，通过旋转夹具，按照0.01mm/min-1mm/min的旋转速率将基底缓慢的旋转放入到刻蚀液中，可按不同的设计要求（如呈阶梯形的等高面或者连续的等高面），使基底在刻蚀液中的旋转角度从0°到90°，通过调整旋转夹具的旋转速率，得到不同等高面的非均匀等高梯度的结构。
（4）、打孔：将经过上述处理的基底去除掉其表面的刻蚀掩膜，使整个基底完整的裸露出来。对基底进行清洗处理之后，对基底进行打孔，在具有不同等高面的非均匀等高梯度的基底上的至少两个不同等高面的区域打孔。
（5）、盖片与基底的组合：将经过上述处理的基底进行清洗处理之后，选取盖片与基底进行组合，得到具有得到不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。
所述的湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术。简单来说，就是化学溶液腐蚀的一种概念，它是一种纯化学刻蚀，具有优良的选择性，刻蚀完当前薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜。
所述的基底的刻蚀面具有0.01μm到900μm非均匀的等高梯度面，具体的高度根据刻蚀液的浓度及旋转速率及刻蚀时间进行调整。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
本发明改变了以线性或者完全浸泡腐蚀方法刻蚀出的微流芯片的结构过于线性单一，简单以及芯片细胞捕获面小并且短的现状，通过调整旋转夹具的旋转速率，使浸入到刻蚀液中的基底的刻蚀面的各个部分刻蚀的时间和刻蚀面不同，先浸入到刻蚀液中的基底比后浸入到刻蚀液中的基底刻蚀的时间长，先浸入到刻蚀液中的基底比后浸入到刻蚀液中的基底刻蚀面由小变大直至全部浸没，最后使得整个基底刻蚀面呈现出非均匀等高梯度的关系，从而可以得到不同非均匀等高梯度并且芯片细胞捕获面大、长的结构。本发明所采用的刻蚀方法对照现有的化学刻蚀的方法，加工工艺简单，可以有效的得到不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。本发明制备出来的微流芯片具有微型化的特点，可广泛的用于分析领域。
附图说明
图1为一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法方框示意图。
其中：1－清洗好的基底，2—刻蚀掩膜制备处理后的基底，3－旋转浸入刻蚀液中刻蚀的基底，4－打孔后的基底，5－不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。
图2为实施例3制备的芯片捕获细胞后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明你进一步详细描述，实施例中使用的刻蚀液为典型的缓冲氧化硅蚀刻液，其中含氟化铵，(BOE:BufferOxideEtcher)与去离子水按1：10的质量比例勾兑而成。
实施例1：（获得刻蚀面连续平滑的基底）
一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法，其步骤是：
1、基底的选择及处理：基底选择为石英，其中石英基底的长度为75mm、宽度为25mm、厚度为2mm,将选择好的基底在流动的去离子水下进行清洗，去除石英表面的油污等杂质；
2、刻蚀掩膜制备：对清洗好的石英基底在75℃烘箱里进行烘干处理，烘干处理之后在基底的上下表面黏贴保护胶纸，用激光雕刻机切出，一个长度为60mm、宽度为20mm的区域，撕下该区域的保护胶纸，得到要刻蚀的区域；
3、湿法刻蚀：所述的湿法刻蚀是指将选择的基底经过刻蚀掩膜制备处理之后，通过旋转夹具，按照0.01mm/min的旋转速率匀速将基底缓慢的旋转放入到刻蚀液中，使基底在刻蚀液中的旋转角度从0°到90°，刻蚀350min，得到刻蚀后的基底，此时基底的刻蚀面为高度依次渐变的平滑梯度面，高度从0.1μm到720μm。
4、打孔：将经过上述处理的石英基底去除掉其表面的刻蚀掩膜，使整个石英基底完整的裸露出来，对石英基底用流动的去离子水进行清洗之后，如图1中所示在石英基底上进行打孔，两个孔分别为细胞群混合溶液入口和生物组织液出口，细胞群混合溶液入口位于梯度面的刻蚀高度较深的一端，出口位于梯度面的刻蚀高度较浅的一端。
5、盖片与基底的组合制备微流芯片：将经过上述处理的石英基底进行清洗处理之后，选取在流动的去离子水下进行清洗过后的石英盖片与基底进行组合制备微流芯片，得到具有得到不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。
实施例2：
一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法，其步骤是：
1、基底选择为硅片，其中硅片基底的长度为90mm、宽度为35mm、厚度为2mm,将选择好的基底在流动的去离子水下进行清洗，去除硅片表面的油污等杂质；
2、在50℃烘箱里进行烘干处理，然后将处理好的基底的上下表面粘贴保护胶纸，用激光雕刻机切出一个长度为75mm、宽度为20mm的区域，撕下该区域的保护胶纸；
3、将掩膜包埋处理好的基底，通过旋转夹具，使基底以0.6mm/min的旋转速率匀速旋转放入到刻蚀液中，使基底在刻蚀液中的旋转角度从0°到90°，刻蚀200min，此时基底的刻蚀面为高度依次渐变的平滑梯度面，高度从0.01μm到900μm。；
4、对上述处理的基底去除掉其表面的掩膜包埋物，使整个基底完整的裸露出来，然后在放入精雕机（Carver_WLMS_ATC_T）在具有不同等高面的非均匀等高梯度的基底上的对角，高度差最大的地方加工出直径0.6mm的进出孔。
5、对基底在流动的去离子水下进行清洗处理之后，选取PDMS（polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷）薄片作为盖片与基底进行键合，得到不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。
实施例3：（获得刻蚀面呈阶梯形的等高面的基底）
如图1所示，一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法，其步骤是：
1、基底选择为玻璃，其中玻璃基底的长度为75mm、宽度为25mm、厚度为2mm,将选择好的基底在流动的去离子水下进行清洗，去除玻璃表面的油污等杂质；
2、在100℃烘箱里进行烘干处理，然后将处理好的基底的上下表面黏贴保护胶纸，用激光雕刻机切出一个长度为60mm、宽度为15mm的区域，撕下该区域的保护胶纸；
3、将掩膜包埋处理好的基底，通过旋转夹具，使基底以0.3mm/min的旋转速率旋转放入到刻蚀液中，使基底在刻蚀液中的旋转角度从0°到90°，刻蚀290min，每旋转50min，停止10min再继续旋转；如图1的标号3中所示，基底的一边先进入刻蚀液中，保持基底靠近刻蚀液的一个角不动慢慢旋转浸入刻蚀液中，随着基底的旋转，先浸入液体的部分刻蚀深度逐渐增加，得到刻蚀面的不同等高面的分界线沿着基底的一个角出发到达基底的另一边，最终呈扇形分布；
4、对上述处理的玻璃基底去除掉其表面的掩膜包埋物（保护胶纸），使整个玻璃基底完整的裸露出来，然后在放入精雕机（Carver_WLMS_ATC_T）在具有不同等高面的非均匀等高梯度的基底上的对角，高度差最大的地方加工出直径1mm的进出孔；
5、对玻璃基底在流动的去离子水下进行清洗处理之后，选取用流动的去离子水清洗过后的玻璃作为盖片与玻璃基底进行键合，得到不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。
实验应用：
（1）取实施例3制备的一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片，用注射器吸取1ml的细胞群混合溶液，其中包括细胞粒径在2~3μm的红细胞，7~8μm的白细胞，15~16μm的前列腺癌细胞以及生物组织缓冲溶液，从芯片入口处通入。
（2）持续通入约5秒，就能明显从芯片上能看到在刻蚀深度从浅到深2μm、7μm、15μm附近会出现沿着等高线呈一长条分布的细胞，如图2所示，依次为红细胞、白细胞、前列腺癌细胞，而从出口出来的只有生物组织缓冲溶液。
（3）通过此实验，可以用肉眼明显观察到，血液中红细胞、白细胞、前列腺癌细胞的占比，沿着同一等高线细胞捕获面排布的细胞都为同一种细胞，此芯片的细胞捕获面以及捕获效率比目前现有同等大小芯片的细胞捕获面以及捕获效率高300%。

Claims (1)

1.一种非均匀等高梯度细胞捕获芯片的制备方法，其步骤是：
（1）、基底的选择及处理：选取玻璃、石英或者硅为基底；将基底进行清洗，去除基底表面的油污杂质；
（2）、刻蚀掩膜制备：对清洗好的基底在50℃~100℃的烘箱中进行烘干处理，烘干处理之后在基底的上下表面粘附防腐蚀胶膜，并且通过激光切割，把即将要刻蚀的区域部分切出来，除去切割出来的防腐蚀胶膜，得到要刻蚀的区域；
（3）、湿法刻蚀：将选择的基底经过刻蚀掩膜制备处理之后，通过旋转夹具，按照0.01mm/min-1mm/min的旋转速率将基底旋转放入到刻蚀液中，使基底在刻蚀液中的旋转角度从0°到90°，通过调整旋转夹具的旋转速率，得到不同等高面的非均匀等高梯度的结构；
（4）、打孔：将经过上述处理的基底去除掉其表面的刻蚀掩膜，使整个基底完整的裸露出来，对基底进行清洗处理之后，对基底进行打孔，在不同等高面的非均匀等高梯度的基底上的至少两个不同等高面的区域打孔；
（5）、盖片与基底的组合：将经过上述处理的基底进行清洗处理之后，选取盖片与基底进行组合，得到不同等高面的非均匀等高梯度细胞捕获芯片。
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