CN116057381A - 具有图案化表面化学成分的纳米图案化膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制品，该制品包含具有第一主表面的柔性载体膜，该第一主表面具有结构的阵列，该结构的至少一部分包含无机层和分析物结合层。该分析物结合通过烃连接基团的网络结合至该无机层，并且该分析物结合层包含至少一个经选择以与生物化学分析物结合的官能团。散布在该结构中的凹陷特征不含该无机层和该分析物结合层。
Description
背景技术
高通量化学和生物测定如核酸和肽测序，或蛋白质、基因和其他生物化学和药物测定的成本由一次性耗材驱动。例如，除了用于探测、检测或测量未知样品的化学和生物试剂之外，高通量测定通常需要使用图案化流动池耗材，其中化学和生物化学试剂可以选择性地与目标分析物反应。
如今，市售测定中的图案化流动池包含带有蚀刻后的纳米孔的玻璃或硅基板。玻璃基板中的纳米孔各自包含被选择用于结合所选目标分析物的化学官能团，并且被抗污染或非相互作用涂层或表面化学成分的区域隔开。在一些示例中，化学官能团可以是官能化的聚合物或低聚物，例如含聚丙烯酰胺的水凝胶，或通过小分子接头直接附着到基板上。这些图案化流动池可以使用复杂且昂贵的基于晶片的光刻工艺来制造，该光刻工艺包含多个化学机械平坦化(CMP)、旋涂和洗涤步骤以用正确的化学官能团填充纳米孔，并将抗生物污染涂层放置在纳米孔之间。
为了减轻使用高通量测定的最终用户的财务负担，并使测定能够更容易地进入新市场，有必要降低在分析中使用的耗材(包含带有蚀刻后的纳米孔的玻璃基板)的成本。
发明内容
一般而言，本公开涉及用于化学或生物测定如例如核酸、蛋白质和其他生物化学筛选程序的纳米图案化基板，其形成在柔性载体膜上。在各种实施方案中，该柔性载体膜可以用纳米级柱或孔进行结构化，该纳米级柱或孔具有经选择以在测定中与目标分析物结合的官能化分析物结合区域。在一些实施方案中，官能化柱或孔可以散布在抗生物污染间隙区域之间。
可在连续制造工艺中生产纳米图案化柔性聚合物膜基板，与在零件基础上产生的基于晶片的光刻工艺方法相比，该连续制造工艺可提供更高的产量和更低的制造成本。该纳米图案化柔性聚合物膜基板可被构造成与多种测定试剂和仪器一起使用，并且可用于例如基因或基因片段、单核苷酸多态性、RNA表达、非编码RNA、DNA甲基化谱、蛋白质表达、肽和其他生物化学化合物、小分子或生物标志物以及化学和环境污染物的筛选测定。在一些实施方案中，柔性有机载体膜基板可以粘附地安装在支撑层上，这使得在目前采用更刚性的硅或玻璃基板材料的筛选仪器中使用该基板成为可能。
当生产纳米结构化基板时，相对于硅晶片加工技术，连续加工(在一些情况下也被称为辊对辊加工)还提供了若干优点和增加的设计灵活性。例如，当使用硅晶片制造纳米图案化基板时，在远离晶片表面延伸的柱状结构上接枝分析物结合性化学成分可能是困难的，并且因此在硅晶片构造中，结合性化学成分可能限于晶片的凹陷孔状区域。另外，因为厚的无机层花费更长时间沉积，并且由于聚合物载体幅材的必要柔韧性，无机层可被制成薄的(小于200nm)。进一步地，与传统的晶片加工相比，通过辊对辊加工沉积的无定形氧化硅层可以包含如铝或碳的杂质，以允许使用如溅射或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等加工技术在柔性、温度敏感表面上实现有效沉积速率。
在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包含具有第一主表面和第二主表面的柔性载体膜，其中该柔性载体膜的第一主表面包括远离其延伸的结构的阵列。该结构的至少一部分包含具有第一主表面和第二主表面的无机层，其中该无机层的该第一主表面位于该柔性载体膜上，以及具有位于该无机层的该第二主表面上的第一主表面的分析物结合层，其中该分析物结合通过烃连接基团的网络结合至该无机层，并且其中该分析物结合层的该第二主表面包含至少一个经选择以与生物化学分析物结合的官能团。凹陷特征散布在该结构中，其中该凹陷特征的至少一部分不含该无机层和该分析物结合层。
在另一方面，本公开涉及一种制品，该制品包含：柔性载体膜，该柔性载体膜具有第一主表面和第二主表面；无机层，该无机层具有第一主表面和第二主表面，其中该无机层的该第一主表面位于该柔性聚合物膜的该第一主表面上；位于该无机层的至少一部分上的抗生物污染层，其中该抗生物污染层包含孔的布置，其中该孔的至少一部分包括其上具有分析物结合层的第一主表面的底板，该分析物结合层通过烃连接基团的网络结合至该无机层的该第二主表面，并且其中该孔中的该分析物结合层的第一主表面包含至少一个与样品流体中的该分析物反应的官能团；以及散布在该孔中的结构，其中该结构的至少一部分不含该分析物结合层和该无机层。
在另一方面，本公开涉及一种用于检测生物化学析物的诊断装置。该诊断装置包含流动池，该流动池具有流体通道的图案化布置，该流体通道被构造成提供用于包含该生物化学分析物的样品流体的流动导管，其中该流动池的该流体通道中的至少一些流体通道在其表面上衬有：在其暴露表面上具有分析物结合层的柱的布置，或在其中包括分析物结合层的孔的布置，其中该分析物结合层被构造成结合该生物化学分析物，并且其中该分析物结合层通过设置在柔性载体膜上的甲亚基基团的网络结合至下面的Si氧化物层。
本发明的一个或多个实施方案的细节在以下附图和说明书中示出。从说明书和附图以及从权利要求中本发明的其他特征、目的和优点将显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的纳米结构化柔性聚合物载体基板上的部件制品的一个实施方案的示意性横截面视图，该部件制品包含官能化柱。
图2是根据本公开的纳米结构化柔性聚合物载体基板上的部件制品的一个实施方案的示意性横截面视图，该部件制品包含官能化孔。
图3A是用于制造图1的制品的方法的一个示例性实施方案的示意性横截面视图。
图3B是用于制造图1的制品的方法的另一个示例性实施方案的示意性横截面视图。
图4A是在图3A的方法中使用的低平台转移工艺的一个实施方案的示意性横截面视图。
图4B是在图3B的方法中使用的低平台转移工艺的一个实施方案的示意性横截面视图。
图5是用于制造图2的制品的方法的一个示例性实施方案的示意性横截面视图。
图6是用于制造图2的制品的方法的另一个示例性实施方案的示意性横截面视图。
图7A-图7D是包含柱构造的图1的示例性部件制品的照片。
图8是以下示例中各种柔性载体膜基板的荧光响应的强度与波长的关系图。
图9A包含在以下示例中在图10的关系图中暴露于DNA之后组1的各种涂层的荧光图像。
图9B包含在以下示例中在图10的关系图中暴露于DNA之后组2的各种涂层的荧光图像。
图10是在以下示例中量化非特异性DNA吸收的各种基板的荧光测量图。
在这些附图中，类似的符号表示类似的元件。
具体实施方式
现在参考图1，部件制品10的一部分的示意图(未按比例绘制)包含具有第一主表面13和第二主表面15的柔性载体膜12基板。柔性载体膜12可以包含适用于辊对辊工艺的任何聚合物膜。
在一些实施方案中，柔性载体膜12应当选自具有低自发荧光的聚合物材料以提供用于生物测定的低噪声背景，其中使用例如荧光生物结构、荧光标志物或荧光团进行分析。例如，可以使用荧光分子检测DNA或RNA核苷酸序列。在不旨在进行限制的其他示例中，荧光分子可以是标记的核苷酸，如可逆终止子，或标记的寡核苷酸探针。在一些情况下，试剂盒中的不同标记的核苷酸或探针用不同的荧光团进行标记，这些荧光团根据特定序列发射不同的波长以使得能够在单次扫描中调用多个碱基。自发荧光柔性载体膜12可以潜在地淹没来自这些荧光测序试剂的信号。在一些示例中，可以任选地对聚合物树脂进行改性以减少荧光，这可使得能够将更多种类的聚合物材料用于柔性载体膜12。在不旨在进行限制的一些示例中，柔性载体膜12应当具有在400nm与800nm之间、或在450nm与650nm之间测量的自发荧光，类似于在生物测定中常用的硼硅酸盐玻璃或其他基板的自发荧光。
自发荧光不是单一数字，因为发射的光谱取决于激发波长，并且特定的聚合物材料取决于波长可具有高或低的自发荧光。在一些示例中，为了提供低自发荧光以检测多种生物检测分子，可以使用环烯烃共聚物(COP)或双轴取向聚丙烯(BOPP)，它们各自在宽光谱范围内具有低自发荧光。合适的低自发荧光聚合物膜的其他示例包含但不限于聚(甲基)丙烯酸酯及其共聚物(其中(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯(例如，以商品名Makrolon得自宾夕法尼亚州匹兹堡的科思创公司(Covestro AG,Pittsburgh,PA)的那些)、氢化苯乙烯(如得自加利福尼亚州圣卡洛斯的维维安公司(Vivion,Inc.,San Carlos,CA)的环状嵌段共聚物)以及它们的混合物和组合。在各种实施方案中，柔性载体膜12可以包含这些聚合物中的任一种聚合物的单层或多层，并且可具有约5μm至约1000μm的总厚度t。
柔性载体膜12的第一主表面13的至少一部分包含括远离其延伸的结构16的布置14。在不旨在进行限制并且作为示例提供的各种实施方案中，布置14可以是表面13上的规则或不规则阵列，并且结构16可以存在于表面13的全部或一部分中。在图1的实施方案中，结构16通常为圆柱形柱或柱，但结构16也可具有如球形、锥形、立方体等形状。结构16可以包含各种各样的横截面形状，例如，大致矩形、弓形、梯形、立方体等。
在一些实施方案中，柔性载体膜12的表面13可通过多种方法来结构化，这些方法包含但不限于针对结构化工具的微复制、浇铸、微接触或喷墨印刷、化学处理、激光图案化以及它们的组合。在作为示例提供的一些实施方案中，结构14的布置包含圆柱形或立方形柱16的规则阵列，其直径d为约50nm至约10,000nm、或约200nm和7500nm，并且高于表面13的高度h为大于0nm且至多约1000nm、或约50nm至约200nm。在一些示例性实施方案中，柱具有约5:1至约1:70、或约5:1至1:5、或约2:1至1:1的纵横比(高度:直径)。柱16的阵列可占据柔性载体膜12的表面13的全部或选定部分。
结构16包含无机层18，该无机层具有第一主表面17和第二主表面19。在各种实施方案中，无机层18的第一主表面17可直接位于柔性载体膜12的第一主表面13上，或可位于中间表面改性层上，如下文更详细论述。在一些示例性实施方案中，无机层18的厚度小于约200nm、或小于约100nm、或小于约50nm。
无机层18的组成可广泛地变化，但在一些示例中包含氧化硅，如SiO2、SiCxOy或SiAlxOy，以及TiO、氧化铝AlOx、Au以及它们的混合物和组合。与传统的晶片加工相比，通过辊对辊加工沉积的无定形氧化硅可以包含如铝或碳的杂质，这可使用例如溅射或PECVD技术在柔性、温度敏感表面上实现更有效的沉积速率。
在一些实施方案中，具有反应性官能团的硅烷在无机层18内缩合。选择反应性官能团以在无机层18上生长分析物结合层20，或将分析物结合层20接枝到无机层18上。用于硅烷的合适反应性官能团包含但不限于环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪以及它们的混合物和组合。在一些实施方案中，官能团是光反应性官能团，如二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮或偶氮，其可用于使用自由基化学成分生长或接枝分析物结合层。在一些实施方案中，已发现降冰片烯硅烷是特别有用的。
在一些示例中，选择缩合的反应性硅烷官能团以在无机层18的第二主表面19与分析物结合层20的第一主表面21之间的界面处提供共价键。例如，分析物结合层20通过与具有以上列出的任何反应性官能团的缩合官能硅烷反应而共价结合至无机层18。官能硅烷的合适示例包含但不限于丙烯酸酯硅烷、氨基硅烷、丙烯酰胺硅烷、降冰片烯硅烷以及它们的混合物和组合。
来源于官能硅烷的反应性官能团通过烃连接基团从无机层18中分离出来，该烃连接基团更有效地结合分析物结合层20和无机层18。烃连接基团为至少一个甲亚基单元长，并且在各种实施方案中可以包含约1个至约20个碳原子，或约2个至约15个碳原子。在各种实施方案中，烃连接基团可以是直链、环状、支链或芳族的，并且可以任选地包含杂原子，例如氧、氮、硫、磷以及它们的组合。
分析物结合层20包含经选择以与目标分析物结合的反应性官能团。在一些情况下，相对于用于共价结合至无机层的反应性官能团，该反应性官能团可以是相同的或不同的。在不旨在进行限制的各种实施方案中，选择分析物结合层的第二主表面23内或上的反应性官能团以结合选自氨基酸、核苷、核苷酸、肽、寡核苷酸、多核苷酸、核酸、蛋白质、碳水化合物、次级代谢物、药物分子以及它们的混合物和组合的生物分子，以及在液体含水流和水源中发现的不期望的化学污染物。在一些情况下，生物分子被化学成分修饰以促进与分析物结合层的共价连接。在一些情况下，生物分子可用于结合另外的分析物。例如但不限于，该分子是可结合互补DNA或RNA分子的寡核苷酸引物或寡核苷酸引物的混合物、抗体或可结合凝集素的碳水化合物。
在各种实施方案中，分析物结合层20由选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合的官能化材料制成。用于这些官能化材料的合适的反应性官能团包含但不限于经取代和未取代的烯烃、叠氮化物、炔烃、经取代和经取代的胺、羧酸、经取代和未取代的腙、卤素、羟基、经取代和未取代的四唑、经取代和未取代的四嗪、硫醇、环氧化物、羰基(包含醛和酮)、氮丙啶、环氧乙烷以及它们的组合。在不旨在进行限制的一个示例中，可以使用具有炔的DNA引物低聚物，该炔可与叠氮化物官能化的水凝胶缀合。
在一些实施方案中，分析物结合层20包含下式(Ia)或(Ib)的聚合物或水凝胶：
在式1a和1b中，R1是H或任选取代的烷基；官能团RA选自由以下组成的组：叠氮化物、任选取代的胺、任选取代的烯烃、任选取代的腙、羧酸、卤素、羟基、任选取代的四唑、任选取代的四嗪和硫醇；R5选自H或任选取代的烷基；—(CH2)-p中的每一个都可以任选地被取代；p是1至50范围内的整数；n是1至50,000范围内的整数；并且m是1至100,000范围内的整数。在一些此类实施方案中，该官能团包含叠氮化物。在一些实施方案中，每个R1和R5均为氢。在一些实施方案中，官能团RA是叠氮化物。在一些实施方案中，p为5。在一个实施方案中，包含在可官能化层中的聚合物或水凝胶是PAZAM。在美国专利第9012022中描述了用于制备和使用PAZAM以及可用于本公开的基板的层中的其他可官能化材料的方法，该美国专利的主题通过引用以其整体并入本文。
可使用的反应性硅烷的示例包含但不限于(甲基)丙烯酸酯官能硅烷、(甲基)丙烯酰胺官能硅烷、醛官能硅烷、氨基官能硅烷、酸酐官能硅烷、叠氮化物官能硅烷、羧酸酯官能硅烷、膦酸酯官能硅烷、磺酸酯官能硅烷、环氧官能硅烷、酯官能硅烷、乙烯基官能硅烷、烯烃官能硅烷、卤素官能硅烷和具有上述任何官能团或不具有上述官能团的双峰硅烷。已发现降冰片烯硅烷特别有用。
硅烷官能团的选择可基于其将与之反应的材料的反应性。例如，丙烯酰胺或降冰片烯官能化的硅烷可与叠氮化物官能化的聚合物反应。氨基官能化的硅烷可与羰基官能化的聚合物反应，其中羰基为羧酸、酯、醛、酮和活化酯以及它们的组合。具有光活性官能团的硅烷(如二苯甲酮、重氮或叠氮基苄基(azidobenzyl))可用于通过夺氢来接枝具有烃连接的任何聚合物。
在一些实施方案中，分析物结合层20可以包含水凝胶。水凝胶的非限制性示例描述于美国专利第9,012,022号中并且包含聚丙烯酰胺水凝胶和基于聚丙烯酰胺水凝胶的阵列。其他水凝胶是聚(甲基)丙烯酸酯水凝胶和基于聚(甲基)丙烯酸酯的阵列。一旦水凝胶已经形成，生物分子然后可以附着于水凝胶以产生分子阵列。水凝胶在产生后可以进行化学改性。例如，水凝胶可以与具有引发或预活化的官能团的共聚单体聚合，以与待排列的生物分子反应。在一些示例中，在通过丙烯酰胺来源的多核苷酸的直接共聚产生水凝胶的同时形成阵列。在一个示例中，以商品名ACRYDITE得自马萨诸塞州波士顿的马赛克技术公司(Mosaic Technologies,Boston,MA)的丙烯酰胺亚磷酰胺可以在所得单体与丙烯酰胺共聚之前与多核苷酸反应。
在一些实施方案中，分析物结合层20包含具有能够与所关注的生物分子反应的一个或多个官能团的聚合物。在一些此类实施方案中，官能团可以选自经取代和未取代的烯烃、叠氮化物、经取代或未取代的胺、羧酸、经取代或未取代的腙、卤素、羟基、经取代或未取代的四唑、经取代或未取代的四嗪、硫醇以及它们的组合。
在一些实施方案中，式(Ia)或(Ib)的聚合物也由式(IIa)或(IIb)表示：
其中n是1-20,000范围内的整数，并且m是1-100,000范围内的整数。
在一些实施方案中，用于直接缀合的官能化分子是聚(N-(5-叠氮乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺)(PAZAM)。PAZAM可以通过以任何比率聚合丙烯酰胺和氮杂(N-(5-(2-叠氮乙酰氨基)戊基)丙烯酰胺)来制备。在各种实施方案中，PAZAM是线性聚合物，一种轻度交联的聚合物，其可在水溶液中供应，或者可以作为水溶液与一种或多种溶剂添加剂一起供应。例如，在一些实施方案中，可以使用US20190232890中描述的含有芳基叠氮化物的聚合物。
再次参考图1，在一些实施方案中，分析物结合层20可以包含至少一种光可固化聚合物，其选自聚氨酯、丙烯酸酯、硅酮、环氧树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧硅酮、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、倍半硅氧烷、酰氧基硅烷、马来酸酯聚酯、乙烯基醚、具有乙烯基或乙炔基的单体或它们的共聚物和组合。
在一些实施方案中，部件制品10中的柔性载体膜12包含介于柔性载体膜12与无机层18之间的任选的抗生物污染层24。例如，抗生物污染层24可以包含接触柔性载体膜12的第一主表面25和接触无机层18的第二主表面27。在不旨在进行限制的图1的实施方案中，结构16可以包含由抗生物污染层24形成的基底26，并且无机层18驻留在基底26与分析物结合层20之间。在此类示例中，抗生物污染层24包含在结构16之间形成间隙区域28的表面29。
抗生物污染层24可以包含抵抗或防止生物物种(如例如微生物)或生物分子(如核酸和蛋白质)的积聚或形成的任何材料。因此，抗生物污染层24防止目标分析物、测序试剂或荧光团非特异性地粘附到结构16之间的间隙区域的至少一部分。如果将抗生物污染层24施加在部件制品10的特定区域中，则未被抗生物污染层24涂覆的其他区域可以与生物样品结合。例如，如果来自抗生物污染层24的材料暴露在结构的顶部并且在结构之间的区域中不存在，则生物样品可以与结构之间的间隙区域中的分析物结合材料结合。在另一个示例中，如果来自抗生物污染层24的材料在间隙区域中，并且在结构顶部的暴露表面上不存在，则生物材料可以结合至结构顶部上的分析物结合材料20。因此，抗生物污染层24在部件制品10的一个或多个区域中提供分析物结合材料(和与其结合的生物材料)的特定放置。
在不旨在进行限制的一些示例中，用于抗生物污染层24的合适材料包含氟化化合物，如含氟聚合物、非芳香烃聚合物、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物、环状嵌段共聚物、具有非氧化表面化学成分的硅酮以及它们的混合物和组合。在一些示例中，抗生物污染层包含通过六甲基二硅氧烷的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积的暴露的甲基上层。
在其他实施方案中，用于抗生物污染层24的合适材料可以包含金属，特别是贵金属如Au、Ag、Pt以及它们的合金和混合物。
在不旨在进行限制的一些示例中，抗生物污染层24是由以商品名CYTOP得自马萨诸塞州埃克斯顿的ACG化学公司(ACG Chemicals,Exton,MA)的含氟聚合物形成的，该氟聚合物在高温(大于约50℃)下烘烤数个30分钟的循环。用于抗污染层24的合适材料包含以商品名THV得自明尼苏达州圣保罗的3M达尼昂公司(3M Dyneon,St.Paul,MN)的含氟热塑性塑料、如HFPO等含氟聚合物、以及以商品名LTM得自佐治亚州阿尔法利塔的苏威公司(Solvay,Alpharetta,GA)的材料。
在不旨在进行限制的一些示例中，该抗生物污染层包含富含甲基的甲基封端的表面。这些表面的特征在于水接触角大于100度。在一些示例中，甲基可以通过等离子体解离由六甲基二硅氧烷的分子片段形成，尽管产生甲基封端表面的任何方法可以提供类似的功能。其他化学成分(如原硅酸四乙酯、四甲基硅烷、六甲基二硅烷或三甲胺)可以使用等离子体增强化学气相沉积来进行沉积，以产生甲基封端的表面。另外，如三甲胺等前体可以使用原子层沉积在适当表面上形成甲基的单层。
在一些实施方案中，如图1中示意性所示，分析物结合层20的第二主表面23可被结构化或粗糙化以更有效地与目标分析物(未在图1中示出)结合。例如，表面23的粗糙度或结构可以来自其下方的层19的表面粗糙度或结构。在不旨在进行限制的一个实施方案中，层19可通过如下方式改性：通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积含硅的不连续层而在第一主表面17上添加无规纳米结构，同时或按顺序地用反应性物质蚀刻表面，如分别在US10134566和US8634146中所述，该参考文献通过引用以其整体并入本文。无机层18的表面19上的结构化层可任选地用氧化硅薄层涂覆，以在最终构造中提供用于硅烷结合的更大表面积。在各种示例中，纳米结构可具有约5nm至约300nm的特征长度尺度和5:1至1:5(高度:宽度)的纵横比。
在一些实施方案中，柔性聚合物载体层12的第二主表面15包含任选的粘合剂层30。在粘合剂层30中可以使用任何粘合剂，但是已经发现低自发荧光材料特别适用于生物化学分析物的分析装置中。在不旨在进行限制的一些示例中，粘合剂层30包含光学透明粘合剂，如以商品名3M OPTICALLY CLEAR ADHESIVE 8171得自3M公司的粘合剂，以及聚异丁烯聚合物粘合剂。合适的异丁烯粘合剂可以包含苯乙烯-异丁烯共聚物，或具有多官能组分，如(甲基)丙烯酰基和乙烯基醚基团。
在一些示例中，粘合剂层30具有约1μm至约50μm或约5μm至约15μm的厚度。在一些实施方案中，粘合剂层30应足够均匀，使得分析物结合层20的暴露表面(图1中的第二主表面23)的焦平面的变化不超过约5μm、或不超过约2μm、或不超过约1μm、500nm、250nm或100nm。
粘合剂层30的表面33可以任选地用例如放气通道的网络进行结构化，以在将粘合剂层30施加到刚性基板(如玻璃板)的平坦表面上时减少截留的空气。在一些实施方案中，粘合剂层30可以是能够重新定位的粘合剂，并且可以任选地包含玻璃珠、生坯强度低的粘合剂、真空层压等。
可使用多种技术将粘合剂层施加在柔性载体膜12的第二主表面15上，这些技术包含直接涂覆在表面15上，或通过将转移粘合剂层压到柔性基板12上。
在一些示例中，粘合剂层30附接至任选的增强层或刚性基板32，其可提供增加的刚性，使得部件制品10可以更容易地用于通常用于执行生物化学测定的设备中。增强层32可以广泛地变化，并且在各种实施方案中包含硅、玻璃、塑料、金属、金属氧化物、纸以及它们的组合。在各种实施方案中，增强层32可以包含单层或多层。在一些实施方案中，刚性基板30的主表面31可任选地经处理以增强粘合剂层30的除去。
在另一个实施方案中，增强层32可以是保护粘合剂层30的离型衬垫，并且可以从粘合剂层30剥离，使得部件制品可以在用于执行生物化学测定的设备中使用之前施加到所选基板上。合适的离型衬垫32包含但不限于聚合物膜、纸、金属、金属氧化物以及它们的组合。离型衬垫32可以包含单层或多层。
现在参照图2，在另一个实施方案中，以上参照图1描述的层材料和结构可以以不同的方式布置以形成部件制品110，其包含含有分析物结合材料的孔116的布置和结构124的对应布置，该结构的至少一部分不含分析物结合材料。图2的装置110包含柔性载体膜基板112，其具有第一主表面113和第二主表面115。
无机层118包含第一主表面117和第二主表面119，并且第一主表面117驻留在柔性载体膜112的第一主表面113上。在一些示例中，如上文在图1的论述中所描述，无机层118可以包含氧化硅，如SiO2、SiCxOy或SiAlxOy、TiO、AlOx、Au以及它们的混合物和组合。
在一些实施方案中，具有反应性官能团的硅烷在无机层118内缩合。选择反应性官能团以在无机层118上生长分析物结合层120，或将分析物结合层120接枝到无机层118上。用于硅烷的合适反应性官能团包含但不限于环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪以及它们的混合物和组合。在一些实施方案中，官能团是光反应性官能团，如二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮或偶氮，其可用于使用自由基化学成分生长或接枝分析物结合层。在一些实施方案中，已发现降冰片烯硅烷是特别有用的。
任选地，在一些实施方案中，可以使用粘结层来增加无机层118和分析物结合层120之间的粘附，该粘结层如3-氨基丙基三乙氧基硅烷、聚(烯丙基)胺、以商品名SILQUESTA-1106得自纽约州沃特福德的迈图高新材料公司(Momentive Performance Materials,Waterford,NY)的氨基丙基倍半硅氧烷、双-3-三甲氧基甲硅烷基丙胺(以商品名SILQUESTA-1170得自迈图高新材料公司)、二乙烯三氨基丙基硅烷(以商品名SILQUEST A-1130得自迈图高新材料公司)、缩水甘油丙基三甲氧基硅烷(以商品名SILQUEST A-187得自迈图高新材料公司)、AP115(稀(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷的混合物)或其他氨基硅烷或含胺聚合物。
在另一个实施方案中，无机层118可通过如下方式进行结构化：通过使用等离子体增强化学气相沉积来沉积含硅的不连续层而在柔性载体膜112的第一主表面113上添加无规纳米结构，同时或按顺序地用反应性物质蚀刻表面，如分别在US10134566和US8634146中所述。该层可任选地用氧化硅薄层涂覆，以在最终构造中提供用于氨基硅烷结合的更大表面积。纳米结构化层有利于创建机械结合机制。
部件制品110还包含驻留在无机层118的第二主表面119上的抗生物污染层124。抗生物污染层124包含接触无机层118的第二主表面119的第一主表面125。如图2的横截面视图所示，抗生物污染层124的部分延伸超过分析物结合层120以形成孔116。孔116因此包含壁150和由分析物结合层120的第二主表面123形成的底板152。在一些情况下(未在图2中示出)，如果抗生物污染壁在蚀刻期间被氧化并且反应性硅烷也结合在那里，则分析物结合层120可以结合至孔的壁150。
虽然由抗生物污染层124形成的孔116的壁150被显示为基本上垂直于底板152以形成具有矩形横截面形状的孔116，但在各种实施方案中，孔116可以具有各种各样的横截面形状，包含例如梯形、正方形、半球形、弓形等。
在各种示例性实施方案中，壁在无机层118的第二主表面119上方具有大于0nm且至多1000nm或介于50nm与200nm之间的高度h。在各种实施方案中，孔116具有约10nm至约10000nm或约200nm至约700nm的直径d。
由于分析物结合层120位于底板152处，结合至分析物结合层120的生物化学物质驻留在孔116内，但不与结构124结合。孔116由抗生物污染层124的壁150隔开，其将结合的生物化学物质限制在单个孔116的至少一部分内以用于进一步分析。
在一些示例中，孔116的底板152(分析物结合层120的第二主表面123)还可以包含结构140。如上文在图1的论述中所指出的，结构140可以远离底板152延伸，或者可以在底板152中形成凹陷。如上文关于图1所论述的，在一些示例中，无机层118的表面119中的结构可被带入孔116的底板152中。
在一些实施方案中，柔性聚合物载体层112的第二主表面115包含任选的粘合剂层130，其在一些情况下可以是低自发荧光、光学透明材料。在一些实施方案中，粘合剂层130应当是均匀的，使得孔116的暴露表面(图2中的分析物结合层120的第二主表面123)的焦平面的变化不超过约5μm、或不超过约2μm、或不超过约1μm、500nm、250nm或100nm。
在一些示例中，粘合剂层130附接至任选的增强层或刚性基板132，其可提供增加的刚性，使得部件制品110可以更容易地用于通常用于执行生物化学测定的设备中。在各种实施方案中，增强层132可以是刚性材料或能够剥离的离型衬垫，其暴露粘合剂层130，使得部件制品110可附接至增强层以用于生物化学测定仪器或其他分析方法。
图3A是用于形成由图1的制品10例示的具有官能化分析物结合柱的部件制品的方法200的一个实施方案的示意图。在各种实施方案中，方法200可在辊对辊工艺中的生产线上执行以在柔性载体膜基板上制造部件制品，或者可以个别地生产个别制品。
在步骤260中，使用柔性载体膜212作为部件制品的低自发荧光背衬基板。在该示例中，任选的抗生物污染层224涂覆在柔性载体膜212的第一主表面213的至少一部分上。例如，抗生物污染层224可以被溶剂涂覆在表面213上并且在辊对辊工艺中被干燥，或者可以被蒸气涂覆在表面213上。在各种实施方案中，抗生物污染层224具有约100nm至约1000nm或约300nm至约500nm的厚度。
在方法200的步骤262中，将无机层218施加在抗生物污染层224上，该无机层也充当抗蚀剂层并且在一些示例中具有SiCxOy或SiAlxOy的组成。在一些示例中，无机层可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或溅射而辊对辊地沉积在抗生物污染层上。在各种实施方案中，无机层218的厚度为约5nm至约200nm或10nm至约50nm。
在步骤264中，将任选的硅烷粘结层242施加到无机层218上以形成构造243。合适的硅烷粘结层242包含例如硅烷改性的聚乙烯醇掺合物，如按照美国专利第9,790,396号的实施例7中所述组装的丙-2-烯酸2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基氨基甲酰氧基)乙酯，其可以通过如溶剂模涂等方法来施加。
在步骤266中，将具有小残余层的图案化掩蔽层244转移到无机层218上，如图4A的方法300A的实施方案中所述。方法300A的步骤可以按多个不同的顺序进行，并且图4A中的步骤的顺序并不旨在是限制性的。
如图4A中的步骤302A所示，任选的支撑层380A包含图案化层382A。图案化层382A包含图案化表面383A，其包含一个或多个凹陷特征384A，每个凹陷特征邻接至少一个平台特征386A。
在步骤304A中，将掩蔽层388A施加在图案化层382A的图案化表面383A上以形成转移构造389A。
在步骤306A中，将在步骤304A中形成的转移构造389A层压到来自图3A的步骤264的构造243上。在步骤306A所示的实施方案中，使掩蔽层388A与任选的硅烷粘结层242接触。然而，在替代实施方案中(未在图3A中示出)，掩蔽层388A可与无机层218接触。在另一个替代实施方案中(未在图3A中示出)，最初可将掩蔽层388A施加到目标基板、任选的硅烷粘结层242或无机层218中的任一者上。转移构造389A可不含掩蔽层388A，并且图案化层382A的表面383A可在其位于目标基板242或218顶上的位置中与掩蔽层388A直接接触。
在步骤308A中，转移构造389A的掩蔽层388A与图案化层382A分离，留下具有图案化表面245的图案化层244。图案化表面245包含散布有凹陷特征248的突起246的布置。图案化表面245包含突起246和凹陷结构248的图案，其是表面383A中的突起386A和凹陷结构384A的图案的反转。方法300A因此提供图案化掩蔽层244到构造243的低平台转移，其结果示于图3A的步骤266中。
在一个实施方案中，掩蔽层244是可UV固化的(甲基)丙烯酸酯，其包含具有直径为约100nm至约1500nm或约200nm和约500nm的柱246的布置的图案化表面245，该柱散布有凹陷特征248。在不旨在进行限制的各种实施方案中，图案化表面245中的柱246的纵横比为约5:1至约1:5(高度:直径)，或约2:1和1:1(高度:直径)。在一些实施方案中(未在图3A中示出)，柱246可以任选地以大于0°且小于约25°或约2°至约10°的锥角渐缩。
在步骤268中，使用蚀刻步骤(如例如使用氟化合物的反应性离子蚀刻)将来自图案化表面245的图案转移至抗生物污染层224。可以基于蚀刻的持续时间和选择性来控制蚀刻的深度，以除去掩蔽层244、无机层218和抗生物污染层224。
在步骤270中，利用例如富含氟碳化合物的蚀刻材料的额外蚀刻步骤来除去掩蔽层244和任选的硅烷粘结层242的剩余部分。该蚀刻步骤还改变了该抗生物污染层224的暴露表面251的化学组成。例如，在一个实施方案中，蚀刻等离子体可用于在表面251上形成薄的无定形混合层，该无定形混合层的化学组成可根据蚀刻气体和工艺条件而变化。在一些实施方案中，基于氧的蚀刻化学成分将在二氧化硅和氟化基板两者上产生氧化的、高表面能的、薄的交联层，而在其他实施方案中，富含氟碳化合物的蚀刻化学成分可用于维持暴露表面251上的低表面能顶层以及无机层218的暴露部分中的高表面能。
图3A的步骤270的示例性构造的照片在图7A-图7B中示出。
在步骤272中，将分析物结合层220(例如，官能烷氧基硅烷)覆盖在无机层218上并与其结合以形成用于例如生物化学测定的部件构造280。分析物结合层220不与凹陷特征248内的表面251或抗污染层224的其他区域反应。在一些示例中，分析物结合层220可以结合至柱246的至少一部分的壁250的部分。
在一些示例性实施方案中，分析物结合层220中的硅烷包含可用于在柱上形成水凝胶聚合物的反应性基团。在不旨在进行限制的一个示例中，烷氧基硅烷含有丙烯酰胺官能团。在柱官能化之后，分析物结合层220中的丙烯酰胺在表面上聚合，从而导致聚(丙烯酰胺)在柱246上生长。
虽然未在图3A中示出，但如上文所讨论的，在一些实施方案中，可将任选的粘合剂层施加到部件构造280的柔性载体膜212的第二主表面215上。粘合剂层可以包含任选的保护性离型衬垫，其可被除去，使得粘合剂背衬的部件构造280可附着到如玻璃、纸、聚合物膜等增强层上。
图3B是用于形成由图1的制品10例示的具有官能化分析物结合柱的部件制品的方法210的另一个实施方案的示意图。在各种实施方案中，方法210可在辊对辊工艺中的生产线上执行以在柔性载体膜基板上制造部件制品，或者可以个别地生产个别制品。
在步骤360中，使用柔性载体膜312作为部件制品的低自发荧光背衬基板。将无机层318施加在柔性聚合物载体膜312的第一主表面上313上，该无机层也充当抗蚀剂层并且在一些示例中具有SiCxOy或SiAlxOy的组成。在一些示例中，无机层可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或溅射通过辊对辊进行沉积。在各种实施方案中，无机层218的厚度为约5nm至约200nm或10nm至约50nm。无机层218可以是连续的或不连续的。
在步骤362中，将任选的硅烷粘结层342施加到无机层318上以形成构造343。合适的硅烷粘结层342包含例如硅烷改性的聚乙烯醇掺合物，如按照美国专利第9,790,396号的实施例7中所述组装的丙-2-烯酸2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基氨基甲酰氧基)乙酯，其可以通过如溶剂模涂等方法来施加。在另一个实施方案中，可如上文在图1的讨论中所描述，对无机层318进行粗糙化。
在步骤364中，将具有小残余层的图案化掩蔽层344转移到无机层318上，如图4B的方法300B中所述。方法300B的步骤可以按多个不同的顺序进行，并且图4B中的步骤的顺序并不旨在是限制性的。
如图4B所示，任选的支撑层380B包含图案化层382B。图案化层382B包含图案化表面383B，其包含一个或多个凹陷特征384B，每个凹陷特征邻接至少一个平台特征386B。
在步骤304B中，将掩蔽层388B施加在图案化层383B的图案化表面382B上以形成转移构造389B。
在步骤306B中，将在步骤304B中形成的转移构造389B层压到来自图3B的步骤362的构造343上。在步骤306B中，将在步骤304B中形成的转移构造389B层压到来自图3B的步骤364的构造343上。在步骤306B所示的实施方案中，使掩蔽层388B与任选的硅烷粘结层342接触。然而，在替代实施方案中(未在图3B中示出)，掩蔽层388B可与无机层318接触。在另一个替代实施方案中(未在图3B中示出)，最初可将掩蔽层388B施加到目标基板、任选的硅烷粘结层342或无机层318中的任一者上。转移构造389B可不含掩蔽层388B，并且图案化层382B的表面383B可在其位于目标基板342或318顶上的位置中与掩蔽层388B直接接触。
在步骤308B中，转移构造389B的掩蔽层388B与图案化层382B分离，留下具有图案化表面345的图案化层344。图案化表面345包含散布有凹陷特征348的突起346的布置。图案化表面345包含突起346和凹陷结构348的图案，其是表面383B中的突起386B和凹陷结构384B的图案的反转。方法300B因此提供图案化掩蔽层344到构造343的低平台转移，其结果示于图3B的步骤366中。
在一个实施方案中，图案化掩蔽层344是可UV固化的(甲基)丙烯酸酯，其包含具有直径为约100nm至约1500nm或约200nm和约500nm的柱346的布置的图案化表面345，该柱散布有凹陷特征348。在不旨在进行限制的各种实施方案中，图案化表面345中的柱346的纵横比为约10:1至约1:70(高度:直径)，或约5:1至约1:5，或约2:1和1:1。在一些实施方案中(未在图3B中示出)，柱346可以任选地以大于0°且小于约25°或约2°至约10°的锥角渐缩。
在步骤366中，利用蚀刻从突起346之间除去图案化掩蔽层344、硅烷粘结层342和无机层318的部分。蚀刻步骤形成从柔性载体膜312的表面313向上延伸的柱346的布置。例如，可应用使用氟化合物的反应性离子蚀刻来除去无机层318的部分并暴露柔性载体膜312的表面313。可以基于蚀刻的选择性和持续时间来控制蚀刻的深度，以除去掩蔽层344、硅烷粘结层342、无机层318和柔性载体膜312。
在步骤368中，利用额外的蚀刻步骤除去图案化掩蔽层344和硅烷粘结层342的剩余部分以及柱346的顶部处的暴露表面353。在一些实施方案中，基于氧的蚀刻化学成分将在表面353上产生氧化的、高表面能的、薄的交联层。在另一个实施方案中，富含氟碳化合物的蚀刻可用于增强或维持凹陷结构348的暴露表面的抗生物污染性质。
在图7C-图7D中示出了根据图3B的方法进行的步骤368的构造的照片。
在步骤370中，将分析物结合层320(例如，官能烷氧基硅烷)涂覆在无机层318上并与其结合以形成用于例如生物化学测定的部件构造380。该分析物结合层320不与散布在柱346中的表面313反应，而是优先结合至柱346的顶部上的表面353。在一些示例性实施方案中，分析物结合层320中的硅烷包含可用于在柱上形成水凝胶聚合物的反应性基团。在不旨在进行限制的一个示例中，烷氧基硅烷含有丙烯酰胺官能团。在柱官能化之后，分析物结合层320中的丙烯酰胺在表面上聚合，从而导致聚(丙烯酰胺)在柱346上生长。
虽然未在图3B中示出，但如上文所讨论的，在一些实施方案中，可将任选的粘合剂层施加到部件构造380的柔性载体膜312的第二主表面315上。粘合剂层可以包含任选的保护性离型衬垫，其可被除去，使得粘合剂背衬的部件构造380可附着到如玻璃、纸、聚合物膜等增强层上。
现在参照图5，示出了用于形成由图2的制品110例示的具有官能化分析物结合孔的部件制品的方法400的一个实施方案的示意图。在各种实施方案中，方法400可在辊对辊工艺中的生产线上执行以在柔性载体膜基板上制造部件制品，或者可以个别地生产个别制品。
在步骤460中，使用柔性载体膜412作为部件制品的低自发荧光背衬基板。将无机层418施加在柔性载体膜412的第一主表面413的至少一部分上，该无机层也充当抗蚀剂层并且在一些示例中具有SiCxOy或SiAlxOy的组成。在一些示例中，无机层418可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或溅射沉积在柔性聚合物膜基板412上。在各种实施方案中，无机层418的厚度为约5nm至约200nm或10nm至约50nm。
在步骤462中，将任选的第一粘结层442施加到无机层418上。用于第一粘结层442的合适材料包含但不限于3-氨基丙基三乙氧基硅烷、聚(烯丙基)胺、氨基丙基倍半硅氧烷、双-3-三甲氧基甲硅烷基丙胺、二乙烯三氨基丙基硅烷或缩水甘油丙基三甲氧基硅烷，或以商品名AP115可得的材料(稀(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷的混合物)或其他氨基硅烷或含胺聚合物。第一粘结层442可用于增加随后施加的抗生物污染层和无机层418之间的粘附。
在一些示例性实施方案中，可通过构造无机层418的暴露表面419来消除第一粘结层442的施加。暴露表面419可通过如下方式改性：通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积含硅的不连续层而在柔性载体膜412的第一主表面413上添加无规纳米结构，同时或按顺序地用反应性物质蚀刻表面，如分别在US10134566和US8634146中所述，该参考文献通过引用以其整体并入本文。无机层418的表面419上的结构化层可任选地用氧化硅薄层涂覆(未在图5中示出)，以在最终构造中提供用于氨基硅烷结合的更大表面积。该纳米结构化层有利于在无机层418和随后施加的抗生物污染层424之间创建机械结合机制(如图5的步骤464所示)。
在另一个实施方案中，无机层418的暴露表面419可通过在UV可固化或热塑性材料层与柔性载体膜412的第一主表面413接触的同时模塑该层来进行结构化。然后将无机层418施加在模塑层上，然后在无机层418中创建类似的结构图案。
在步骤464中，将抗生物污染层424施加到第一硅烷粘结层442上。例如，抗生物污染层424可以在辊对辊工艺中被溶剂涂覆和干燥，或者可以被蒸气涂覆。在各种实施方案中，抗生物污染层424具有约100nm至约1000nm或约300nm至约500nm的厚度。
在步骤466中，可以任选地将第二粘结层442A施加到抗生物污染层424上以增加抗生物污染层424对随后施加的层的粘附。例如，如果抗生物污染层424包含一种含氟聚合物，则在一个实施方案中，可以将一个非常薄的聚(烯丙基)胺层(具有约10nm至约300nm的厚度)施加到该抗生物污染层424上以增强对随后施加的丙烯酸酯的粘附。在另一个实施方案中，可以使用厚度为约10nm至约300nm的可水洗的第二粘结层442A，如PVA(聚(乙烯醇))。
在步骤468中，将图案化掩蔽层444转移到如图4A-图4B中所述的抗生物污染层424上。在一个实施方案中，图案化掩蔽层444是可UV固化的(甲基)丙烯酸酯，其包含图案化表面445，该图案化表面具有在其间形成直径为约100nm至约1500nm或约200nm和约500nm的凹陷孔448的平台特征446的布置。在不旨在进行限制的各种实施方案中，图案化表面445中的图案的纵横比为约10:1至约1:70(高度:直径)，或约5:1至约1:5，或约2:1和1:1。在一些实施方案中(未在图5中示出)，平台特征446可以任选地以大于0°且小于约25°或约2°至约10°的锥角渐缩。
在步骤470中，使用蚀刻步骤(如例如反应性离子蚀刻)将来自图案化表面445的图案转移至抗生物污染层424。可基于掩蔽层444、第一粘结层442和部分抗生物污染层424的相对厚度来控制向下至无机层418的蚀刻深度。该蚀刻暴露孔448底部处的无机层418，这些孔由源自抗生物污染层424的平台状岸台区域447隔开。孔448包含由岸台区域447形成的壁450，在一些实施方案中，该岸台区域基本上垂直于源自无机层418的孔448的底部或底板455。在一些实施方案中，壁450可以以大于0°且小于约25°或约2°至约10°的锥角渐缩。选择蚀刻化学成分和条件以避免氧化抗生物污染层424的暴露部分，在平台区域447上的基本上平坦的表面453中产生薄的无定形氟碳化合物层，同时维持驻留在孔448底部中的无机层418的暴露表面455的高表面能。
在一些实施方案中，如上所述，暴露表面455的全部或一部分可以任选地包含结构452以增强对随后施加的层的粘附。
在步骤472中，将分析物结合层420(例如，官能烷氧基硅烷)涂覆在孔448的底部或底板上的无机层418的表面455上并与其结合以形成用于例如生物化学测定的部件构造480。该分析物结合层420不与岸台区域447上的表面453反应。在一些示例性实施方案中，分析物结合层420中的硅烷包含可用于在孔448底部的表面455上形成水凝胶聚合物的反应性基团。在不旨在进行限制的一个示例中，烷氧基硅烷含有丙烯酰胺官能团。官能化后，分析物结合层420中的丙烯酰胺在表面449上聚合，从而导致聚(丙烯酰胺)在孔448的底板455上生长。
虽然未在图5中示出，但如上文所讨论的，在一些实施方案中，可将任选的粘合剂层施加到部件构造480的柔性载体膜412的第二主表面415上。粘合剂层可以包含任选的保护性离型衬垫，其可被除去，使得粘合剂背衬的部件构造480可附着到如玻璃、纸、聚合物膜等增强层上。
图6示意性地表示用于形成由图2的制品110例示的具有官能化分析物结合孔的部件制品的方法500的另一个实施方案。在各种实施方案中，方法500可在辊对辊工艺中的生产线上执行以在柔性载体膜基板上制造部件制品，或者可以个别地生产个别制品。
在步骤560中，使用柔性载体膜512作为部件制品的低自发荧光背衬基板。将无机层518施加在柔性载体膜512的第一主表面513的至少一部分上，该无机层也充当抗蚀剂层并且在一些示例中具有SiCxOy或SiAlxOy的组成。在一些示例中，无机层518可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或溅射沉积在柔性聚合物膜基板512上。在各种实施方案中，无机层518的厚度为约5nm至约200nm或10nm至约50nm。
在步骤562中，将任选的第一粘结层542施加到无机层518的表面519上。用于第一粘结层542的合适材料包含但不限于3-氨基丙基三乙氧基硅烷、聚(烯丙基)胺、氨基丙基倍半硅氧烷、双-3-三甲氧基甲硅烷基丙胺、二乙烯三氨基丙基硅烷或缩水甘油丙基三甲氧基硅烷，或以商品名AP115可得的材料(稀(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷的混合物)或其他氨基硅烷或含胺聚合物。第一粘结层542可用于增加随后施加的抗生物污染层和无机层518之间的粘附。
在一些示例性实施方案中，可通过构造无机层518的暴露表面519来消除第一粘结层542的施加。暴露表面519可通过如下方式改性：通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积含硅的不连续层而在柔性载体膜512的第一主表面513上添加无规纳米结构，同时或按顺序地用反应性物质蚀刻表面，如分别在US10134566和US8634146中所述，该参考文献通过引用以其整体并入本文。无机层518的表面519上的结构化层可任选地用氧化硅薄层涂覆(未在图6中示出)，以在最终构造中提供用于氨基硅烷结合的更大表面积。该纳米结构化层有利于在无机层518和随后施加的抗生物污染层524之间创建机械结合机制(如图6的步骤564所示)。
在另一个实施方案中，无机层518的暴露表面519可通过在UV可固化或热塑性材料层与柔性载体膜512的第一主表面513接触的同时模塑该层来进行结构化。然后将无机层518施加在模塑层上，然后在无机层518中创建类似的结构图案。
在步骤564中，将抗生物污染层524施加到第一硅烷粘结层542上。例如，抗生物污染层524可以在辊对辊工艺中被溶剂涂覆和干燥，或者可以被蒸气涂覆。在各种实施方案中，抗生物污染层524具有约10nm至约300nm或约10nm至约150nm的厚度。
在步骤566中，将第二粘结层542A施加到抗生物污染层524上以增加抗生物污染层524对随后施加的层的粘附并形成一个随后的可剥离层，如以下更详细说明的。例如，如果抗生物污染层524包含一种含氟聚合物，则在一个实施方案中，可以将一个非常薄的聚(烯丙基)胺层(具有约10nm至约300nm的厚度)施加到该抗生物污染层524上以增强对随后施加的丙烯酸酯的粘附。在另一个实施方案中，可以使用厚度为约10nm至约300nm的可水洗的第二粘结层542A，如PVA(聚(乙烯醇))。
在步骤568中，将图案化掩蔽层544转移到如图4A-图4B的方法300A-300B中所述的抗生物污染层524上。在一个实施方案中，图案化掩蔽层544是可UV固化的(甲基)丙烯酸酯，其包含图案化表面545，该图案化表面具有在其间形成直径为约100nm至约1500nm或约200nm和约500nm的孔548的平台特征546的布置。在不旨在进行限制的各种实施方案中，图案化表面545中的图案的纵横比为约10:1至约1:70(高度:直径)，或约5:1至约1:5，或约2:1和1:1。在一些实施方案中(未在图6中示出)，平台特征546可以任选地以大于0°且小于约25°或约2°至约10°的锥角渐缩。
在步骤570中，使用蚀刻步骤(如例如反应性离子蚀刻)将来自图案化表面545的图案转移至抗生物污染层524。可基于掩蔽层544、第一粘结层542、部分抗生物污染层524和第二粘结层542A的相对厚度来控制向下至无机层518的蚀刻深度。该蚀刻暴露孔548底部处的无机层518，这些孔由源自抗生物污染层和524和第二粘结层542A以及任选的掩蔽层544的平台特征546隔开。孔548包含由周围平台特征546形成的壁550，其基本上垂直于源自无机层518的底部或底板555。在一些实施方案中，壁550可以以大于0°且小于约25°或约2°至约10°的锥角渐缩。选择蚀刻化学成分和条件以氧化无机层518的暴露部分，以维持驻留在孔548底部中的无机层518的暴露表面555的高表面能。
在一些实施方案中，图案化掩蔽层445或第二粘结层542A的暴露的顶表面可以任选地如US8634146、US10134566和US9908772中所述进行纳米结构化以增加后续剥离步骤中的粘附，这些参考文献各自通过引用以其整体并入本文。
在一些实施方案中，如上所述，无机层518的暴露表面555的全部或一部分可以任选地包含结构552以增强对随后施加的层的粘附。
在步骤572中，通过使用粘合剂或涂覆丙烯酸酯(任选地在溶剂中)、在与载体膜接触时固化、然后剥离到载体膜上，来除去第二粘结层542A和任何剩余的掩蔽层544。可任选地使用热和电晕来增加平台特征546的顶部553与粘合剂或丙烯酸酯的粘附。在一些实施方案中，可以使用水来除去WO2018/005311A1或WO2016/176129A1中所述的丙烯酸酯。在一些实施方案中，可以使用热水和/或超声波来除去聚(烯丙基)胺或PVA。
在步骤574中，将分析物结合层520(例如，官能烷氧基硅烷)涂覆在孔548的底部或底板上的无机层518的表面555上并与其结合以形成用于例如生物化学测定的部件构造580。分析物结合层520不与平台特征546的顶部处的表面553反应。在一些示例性实施方案中，分析物结合层520中的硅烷包含可用于在孔548底部的表面555上形成水凝胶聚合物的反应性基团。在不旨在进行限制的一个示例中，烷氧基硅烷含有丙烯酰胺官能团。官能化后，分析物结合层520中的丙烯酰胺在表面上聚合，从而导致聚(丙烯酰胺)在孔548的底板555上生长。
虽然未在图6中示出，但如上文所讨论的，在一些实施方案中，可将任选的粘合剂层施加到部件构造580的柔性载体膜512的第二主表面515上。粘合剂层可以包含任选的保护性离型衬垫，其可被除去，使得粘合剂背衬的部件构造580可附着到如玻璃、纸、聚合物膜等增强层上。
上述部件和装置可用于多种生物化学分析程序，包含但不限于DNA测序测试。例如，用于DNA测序的诊断装置可以包含具有流体通道的图案化布置的流动池，该流体通道被构造成为具有包含多核苷酸和核酸的目标分析物的样品流体提供流动导管。流动池的流体通道中的至少一些流体通道可以在其表面上衬有柱或孔，该柱或孔包含通过甲亚基基团的网络结合至下面的Si氧化物层的分析物结合层。样品流体中的目标分析物结合在分析物结合层上，并且结合的目标分析物暴露于荧光试剂，使得该分析物能够使用光谱学进行检测。
在另一个示例中，诊断装置可包含在DNA测序试剂盒、用于检测环境污染物的试剂盒、用于检测特定病毒或细菌病原体的试剂盒等中。试剂盒可以包含诊断装置以及为待用诊断装置进行的特定测定所选择的试剂，如荧光试剂，以及使用诊断装置进行特定测定或测定组的适当说明。
现在将在以下的非限制性实施例中进一步描述本公开的装置。
实施例
除非另外指明或从上下文中容易看出，否则在实施例和说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等均按重量计。
材料
实施例中所用的材料和试剂示于下表1中。
表1：材料
测试方法
测试方法1：(DNA粘附)
步骤1：切割测试样品的一部分，并且将双面粘合剂的一面施加到样品的未处理面。
步骤2：获得样品的冲孔(5mm)，并且用细尖端镊子从粘合剂的背面除去离型衬垫。
步骤3：将来自每个样品的冲孔附接至96孔透明底板的底部，使其处理面朝上。
步骤4：制备DNA混合物以处理样品。将使用Illumina Nextera DNA flex文库制备试剂盒(Illumina 20018704)生成的五百微升未稀释的合并测序文库(每个样品平均15nM浓度)用50μl 1N NaOH变性5分钟。
向DNA中加入五十微升1M Tris-HCl pH 7.5以中和，并将混合物短暂涡旋。通过在95℃加热3分钟使DNA文库进一步变性，然后在冰上快速冷却。将变性的合并DNA文库加入到4.5ml HT1杂交缓冲液中，并将混合物高速涡旋30秒。
步骤5：将来自步骤4的混合物转移到试剂贮存器中，并使用多通道移液管将75μl转移到96孔板的每个样品孔中。75μl允许用液体淹没整个样品。材料+染料对照或仅材料对照接受75μl不含DNA的HTI杂交缓冲液。
步骤6：将96孔板用密封膜牢固地覆盖，并在室温下温育1小时。
步骤7：使用多通道移液管除去液体
步骤8：将一百微升含有1X SYBR金染料的20mM Tris-HCl pH 7.5加入到孔n＝4(图9A-图9B中的A-D行)和材料+染料对照n＝2/样品(图9A-图9B中的E行和F行)中。
步骤9：将一百微升不含染料的20mM Tris-HCl pH 7.5加入到每个样品仅n＝2孔的材料中。
步骤10：使用495nm/537nm的激发/发射从板顶部获得荧光读数，使用Synergy Neo2BioTek酶标仪可获得80％的增益：
第一次测量＝读数1
从孔中除去液体，加入不含染料的新鲜20mM Tris pH 7.5，再次读板＝读数2。
从孔中除去液体，加入不含染料的新鲜20mM Tris pH 7.5，再次读板＝读数3。
从孔中除去液体，加入不含染料的新鲜20mM Tris pH 7.5，再次读板＝读数4。
从孔中除去液体，加入不含染料的新鲜20mM Tris pH 7.5，再次读板＝读数5。
从孔中除去液体，加入不含染料的新鲜20mM Tris pH 7.5，再次读板＝读数6。
从孔中除去液体，加入不含染料的新鲜20mM Tris pH 7.5，再次读板＝读数7。
步骤11：为了确定DNA对测试材料的相对粘附，从材料+DNA+染料样品获得的最后荧光读数中减去从材料+染料样品获得的最后荧光读数。误差通过正交传播。
测试方法2：(荧光)
在装配有PELA 1002积分球附件的Perkin Elmer Lambda 1050分光光度计上，在前部样品位置(样品垂直于入射方向成30度角，检测器光学器件垂直于入射方向成10度角)自由站立地测量样品。扫描速度设定为102nm/min，UV-Vis积分设定为0.56sec/pt，数据间隔设定为1nm，并且狭缝宽度设定为5nm。仪器设定为“％透射率”和“％反射率”模式。
为了与已知的参照物比较，由奎宁半硫酸盐一水合物制备在0.5N硫酸中的10ppm奎宁溶液，并放入10mm石英池中。
测试方法3：(X射线光电子能谱法)
样品使用X射线光电子能谱(XPS)(也称为化学分析电子能谱(ESCA))检查样品表面。该技术提供对样本表面上的最外侧的3至10纳米(nm)的分析。光电子光谱提供有关固体表面上存在的元素和化学品(氧化态和/或官能团)浓度的信息。在针对0.1至1原子％浓度范围内的大多数物质的检测限下，该技术可以检测元素周期表中除了氢和氦之外的所有元素。XPS浓度应被认为是半定量的，除非标准品包含在数据集中。分析条件在表2中有所描述。
表2：XPS测量条件
| 仪器 | Nexsa XPS系统，赛默飞世尔科技公司 |
| 分析面积 | ≈400μm |
| 光电子飞离角 | 90°±30°接受立体角 |
| X射线源 | 单色Al Ka(1486.6eV)72W |
| 电荷中和 | <![CDATA[低能量e<sup>-</sup>和Ar<sup>+</sup>淹没式电子源]]> |
| 电荷校正 | 无 |
| 分析室压力 | <![CDATA[<5x10<sup>-7</sup>毫巴]]> |
测试方法4：(共聚焦显微镜)
使用配备有Achroplan 63x/1.4Oil DIC M27(FWD-0.19mm)物镜的共聚焦显微镜(Zeiss Axioplan 2，带LSM 510激光模块，美国新泽西州索恩伍德的蔡司公司(Zeiss,Thornwood N.J))使具有荧光标记的样品成像。使用一滴ResolveTM显微镜浸油(新泽西州里弗代尔的康沃尔公司)将膜样品粘附在l in×3的显微镜载玻片上，并用玻璃盖玻片覆盖，在其上加入另一滴显微镜油。然后使用60％功率的488激光激发和505nm长通滤光器拍摄荧光图像。设置扫描参数，以限定23.88微米×23.88微米的视场。
测试方法5：(扫描电子显微镜)
将样品安装在铝检测短柱上，并通过DC溅射用AuPd涂覆以确保导电性。在HitachiS4700场发射扫描电子显微镜中进行检查。
制备实施例
制备实施例1
通过首先添加75wt％PHOTOMER 6210与25wt％SR238和0.5％TPO以产生丙烯酸酯树脂A来制备丙烯酸酯溶液。将93wt％丙烯酸酯树脂A添加到7wt％HFPO-UA溶液中，从而产生第二丙烯酸酯混合物。然后通过将14wt％的第二丙烯酸酯混合物与43wt％PGME和43wt％MEK手动混合来产生丙烯酸酯溶液A。
制备实施例2：
通过将PHOTOMER 6210、SR238、SR351和TPO以60/20/20/0.5的重量比组合并混合来制备树脂D。
制备实施例3：(THV溶液)
通过将5g THV220G添加到77.5g MEK和17.5g MIBK的溶液中来制备含氟聚合物溶液1。
制备实施例4：(SiCyOx涂层)
使用如美国专利第6,696,157号中所述的自制平行板电容耦合等离子体反应器将含硅抗蚀剂沉积到ST505膜上。室具有表面积为1.7m2(18.3ft2)的中心圆柱形通电电极。在将纳米结构化模具膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(2毫托)的基础压力。使O2和HMDSO气体分别以2000SCCM和100SCCM的速率流入室中。使用等离子体增强CVD方法通过以13.56MHz的频率和7500瓦的施加功率将RF功率耦接到反应器中来进行处理。通过以15ft/min的速率移动膜通过反应区来控制处理时间，从而得到约20秒的暴露时间。在完成沉积后，关闭RF功率并将气体从反应器中排出。在第一次处理之后，在同一反应器中进行第二次等离子体处理，而不使腔室返回至大气压。使O2气体以约1000SCCM流入室中。随后以6000W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以30ft/min的速率将膜运送通过反应区，从而得到约10秒的暴露时间。在该处理时间结束时，停止RF功率和气体供应并使室返回至大气压。
制备实施例5：(THV涂层)
使用一个狭缝模头以0.0254m/s的速率在辊对辊工艺中将含氟聚合物溶液(5％固体，涂料溶液表中的含氟聚合物1)模涂到ST505膜上。将溶液涂覆10.2cm宽，并用Harvard注射泵以1.20sccm的速率泵送。将涂层在37.8℃下干燥4分钟。
制备实施例6：(粗糙化的SiCyOx涂层)
使用如美国专利第6,696,157中所述的平行板电容耦合等离子体反应器将随机化纳米结构含硅抗蚀剂沉积到Zeoner COP膜上。室具有表面积为1.7m2(18.3ft2)的中心圆柱形通电电极。
在将膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(2毫托)的基础压力。使O2和HMDSO气体分别以18SCCM和750SCCM的速率流入室中。使用等离子体增强CVD方法通过以13.56MHz的频率和7500瓦的施加功率将RF功率耦接到反应器中来进行处理。通过以17ft/min的速率移动膜通过反应区来控制处理时间，从而得到约17秒的暴露时间。
在完成沉积后，关闭RF功率并将气体从反应器中排出。在第一次处理之后，在同一反应器中进行第二次等离子体处理，而不使腔室返回至大气压。使TMS和O2气体分别以约500SCCM和2000SCCM流入室中。随后以2000W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以30ft/min的速率将膜运送通过反应区，从而得到约10秒的暴露时间。
在第二次处理之后，在同一反应器中进行第三次等离子体处理，而不使腔室返回至大气压。使O2气体以约2000SCCM流入室中。随后以2000W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以30ft/min的速率将膜运送通过反应区，从而得到约10秒的暴露时间。在该处理时间结束时，停止RF功率和气体供应并使室返回至大气压。
实施例
实施例1(孔)
步骤1：通过将树脂D模涂到聚碳酸酯膜上来制备纳米特征化模板膜。将带涂层的膜压贴在纳米结构化镍表面，该纳米结构化镍表面附接到在60℃下使用橡胶覆盖的辊以15.2米/分钟的速度控制的钢辊。纳米结构化镍工具由十二个6mm×6mm的图案化区域组成，其中特征的尺寸在75nm和500nm之间的范围内。图案化区域由间距为150nm、200nm和250nm且特征的宽度为间距的一半(75nm、100nm、125nm)的多间距图案组成。特征被布置成正方形网格，使得间距在两个轴上变化，从而得到具有上述宽度的所有组合的矩形的九个单位重复单元。在该重复单元中，150nm间距部分具有27个特征，200nm间距部分具有20个特征，并且250nm间距部分具有16个特征。特征为约200nm高，并且具有约4度的侧壁角。膜上树脂D的涂层厚度足以完全润湿镍表面，并且在将带涂层的膜压贴在纳米结构化镍表面上时形成树脂的滚动料珠。将膜暴露于来自配有D灯泡的两个Fusion UV灯系统(以商品名“F600”得自马里兰州盖瑟斯堡的辐深紫外线系统公司(Fusion UV Systems,Gaithersburg,MD))的辐射，这两个灯泡都以142W/cm工作，同时与纳米结构化镍表面接触。在将膜从纳米结构化镍表面剥离之后，将膜的纳米结构化侧再次暴露于来自Fusion UV灯系统的辐射。
步骤2：在平行板电容耦合等离子体反应器中将根据美国专利6,696,157(David等人)和8,664,323(Iyer等人)以及美国专利公布2013/0229378(Iyer等人)中所述的方法组装的含硅防粘膜层施加到纳米结构模具膜。室具有表面积为1.7m2(18.3ft2)的中心圆柱形通电电极。在将纳米结构化模具膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(2毫托)的基础压力。使O2气体以1000SCCM的速率流入室中。使用等离子体增强CVD方法通过以13.56MHz的频率和2000瓦的施加功率将RF功率耦接到反应器中来进行处理。通过以9.1米/分钟(30ft/min)的速率移动纳米结构化模具膜通过反应区来控制处理时间，从而得到约10秒的暴露时间。在完成沉积后，关闭RF功率并将气体从反应器中排出。在第一次处理之后，在同一反应器中进行第二次等离子体处理，而不使腔室返回至大气压。使HMDSO气体以约1750SCCM流入室中以实现9毫托的压力。随后以1000W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以9.1米/分钟(30ft/min)的速率将膜运送通过反应区，从而得到约10秒的暴露时间。在该处理时间结束时，停止RF功率和气体供应并使室返回至大气压。
步骤3：根据制备实施例4将含硅抗蚀剂沉积在ST505膜上。
步骤4：使用狭缝模头以0.1m/s的速率在辊对辊工艺中将粘结层1(甲基乙基酮中的0.3％双-3-三甲氧基甲硅烷基丙胺(Silquest A-1170))模涂到来自步骤3的含硅抗蚀剂上。将溶液涂覆15.24cm宽，并用Harvard注射泵以4sccm的速率泵送。将涂层在65℃下干燥1分钟。
步骤5：使用狭缝模头以0.0254m/s的速率在辊对辊工艺中将含氟聚合物溶液1模涂到来自步骤4的基板上。将溶液涂覆10.2cm宽，并用Harvard注射泵以1.20sccm的速率泵送。将涂层在65℃下干燥4分钟。
步骤6：使用狭缝模头以0.05m/s的速率在辊对辊工艺中将粘结层2模涂到来自步骤5的膜上。将溶液涂覆10.2cm宽，并用Harvard注射泵以1.75sccm的速率泵送。将涂层在65℃下干燥2分钟。
步骤7：将步骤2中产生的经防粘处理的模板膜用丙烯酸酯溶液A的溶液以0.05米/秒进行狭缝模头涂覆。将溶液涂覆10.16cm宽，并用Harvard注射泵以0.90sccm的速率泵送。使用在40伏下以0.5安培供电的405nm UV-LED系统从溶液施涂起将涂层部分固化12米。然后膜进入辊隙2米。在辊隙处，将具有含硅层和氟化层的膜与外涂的经防粘处理的模板膜层合。辊隙由硬度为90的橡胶辊和设定在54℃处的钢辊组成。辊隙由两个0.55MPa压力的Bimba气缸接合。
使用Fusion D灯泡将溶液固化，并且将丙烯酸酯混合物与在整个6mm×6mm图案化区域中保留在含硅和氟的膜上的经防粘处理的模板膜分离，以产生经掩蔽的纳米特征化膜。幅材张力设定为约0.0057N/mm。
步骤8：在低平台转移工艺之后，在用于沉积PECVD释放层的同一自制反应器室中在图案化膜上进行反应性离子蚀刻。在将涂覆后的膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(1毫托)的基础压力。使C6F14和O2气体的混合物分别以100SCCM和50SCCM的速率流入室中。随后以7500W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以4.5ft/min的速率将膜运送通过反应区，以实现约67秒的暴露时间，以便将图案转移到顶部的含硅抗蚀剂中。在完成第一次蚀刻步骤之后，关闭RF功率并将气体从反应器中排出。在第一次蚀刻之后，在同一反应器中进行第二次反应离子蚀刻处理，而不使室返回至大气压。使C6F14气体以100SCCM的流速流入室中。随后以7500W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以20ft/min的速率将纳米结构化膜运送通过反应区，从而得到约15秒的暴露时间。在该处理时间结束时，停止RF功率和气体供应并使室返回至大气压。
实施例2：(柱)
步骤1：通过将丙烯酸酯树脂A以3-4cc/min进料到层合辊隙中以维持约12-15cm的宽度来产生孔模具膜。使两种膜进入辊隙，其中膜来自实施例1的步骤2和Melenex 454。该方法以3.0m/min(10fpm)运行，其中两个Bimba气缸上的辊隙压力设定为0.28MPa(40psi)并且层压辊的温度设定为65.6℃(150℉)。
步骤2：通过实施例1步骤2中所述的方法在模具膜上沉积剥离层。
步骤3：使用一个狭缝模头以0.0254m/s的速率在辊对辊工艺中将含氟聚合物溶液(5％固体，涂料溶液表中的含氟聚合物1)模涂到COP膜上。将溶液涂覆10.2cm宽，并用Harvard注射泵以1.20sccm的速率泵送。将涂层在37.8℃下干燥4分钟。
步骤4：如实施例1的步骤3所述，将含硅抗蚀剂沉积在THV220G/COP膜上。
步骤5；使用狭缝模头以0.10m/s的速率在辊对辊工艺中将粘结层3模涂到来自步骤4的膜上。将溶液涂覆15.2cm宽，并用Harvard注射泵以3sccm的速率泵送。将涂层在设定为93.3℃的烘箱中干燥1分钟。
步骤6：根据实施例1的步骤7中所述的程序，将树脂A涂覆到来自步骤2的经防粘处理的模具膜上，然后与来自步骤5的膜层合，以转移树脂A的纳米结构化柱，从而产生经掩蔽的纳米特征化膜。
步骤7：在转移工艺之后，在用于沉积PECVD释放层的同一自制反应器室中在经掩蔽的纳米特征化膜上进行反应性离子蚀刻。在将涂覆后的膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(1毫托)的基础压力。使C6F14和O2气体的混合物分别以100SCCM和50SCCM的速率流入室中。随后以7500W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以0.46m/min(1.5ft/min)的速率将膜运送通过反应区，以实现200秒的暴露时间，以便将图案转移到顶部的含硅抗蚀剂中。在完成该第一蚀刻步骤之后，关闭RF功率并将气体从反应器中排出。
步骤8：在第一次蚀刻之后，在同一反应器中进行第二次反应离子蚀刻处理，而不使室返回至大气压。使O2气体以275SCCM的流速流入室中。随后以7500W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以1.8m/min(6ft/min)的速率将膜运送通过反应区。在该处理时间结束时，停止RF功率和气体供应并使室返回至大气压。
柱构造的照片在图7A-图7B中示出。
实施例3：(COP膜上的柱)
步骤1：根据实施例2的步骤1和步骤2制备经防粘处理的模具膜。
步骤2：如实施例1的步骤3所述，将含硅抗蚀剂沉积在COP膜上。
步骤3：如实施例2的步骤5所述，将粘结层3涂覆到含硅抗蚀剂/COP膜上。
步骤4：根据实施例1的步骤7中所述的程序，将树脂A涂覆到来自步骤1的经防粘处理的模具膜上，然后与来自步骤3的膜层合，以转移树脂A的纳米结构化柱，从而产生经掩蔽的纳米特征化膜。
步骤5：根据实施例2的步骤7进行第一蚀刻，以突破含硅抗蚀剂。
步骤6：在第一次蚀刻之后，在同一反应器中进行第二次反应离子蚀刻处理，而不使室返回至大气压。使O2气体以300SCCM的流速流入室中。随后以7500W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以2.4m/min(8ft/min)的速率将膜运送通过反应区。在该处理时间结束时，停止RF功率和气体供应并使室返回至大气压。
柱构造的照片在图7C-图7D中示出。
实施例4：(DNA粘附)
根据测试方法1测量DNA粘附，结果显示在下表3中，并绘制在图10中。使用图像分析来量化荧光图像的强度(单位是任意的)。
表3：DNA粘附测试的结果
实施例5(荧光)
根据测试方法2测量荧光。以CPS/微安为单位的强度显示在下表4中，并且结果绘制在图8中。
表4：荧光测试的结果
实施例6：(膜表面上的硅烷涂层)
通过混合3-氨基丙基三甲氧基硅烷(1.00g)、无水乙醇(46.3g)、乙酸(200mg)和水(2.5g)制备硅烷涂料溶液。将制备实施例4和5的涂覆后的膜切成4英寸正方形，并浸入硅烷涂料溶液中，持续45分钟。从溶液中取出后，立即使用喷瓶用过量乙醇冲洗膜，然后置于保持在70℃下的烘箱中，持续30分钟。然后在硅烷处理之前和之后通过XPS分析膜，以确定表面上氮的相对浓度。结果示于表5中。
表5：XPS测试的结果
| 膜 | 通过XPS测定的氮百分比 |
| 制备实施例4 | 0.1％ |
| 制备实施例4，硅烷处理的 | 1.4％ |
| 制备实施例5 | 0.2％ |
| 制备实施例5，硅烷处理的 | 0.1％ |
实施例7：(剥离的孔)
表6：用于实施例7的材料
步骤1：通过将树脂D模涂到聚碳酸酯膜上来制备纳米特征化模板膜。将带涂层的膜压贴在纳米结构化镍表面，该纳米结构化镍表面附接到在60℃下使用橡胶覆盖的辊以15.2米/分钟的速度控制的钢辊。纳米结构化镍工具由间距为600nm的孔直径为275nm的90mm×90mm的正方形组成。特征为约250nm深，并且具有约2度的侧壁角。膜上树脂D的涂层厚度足以完全润湿镍表面，并且在将带涂层的膜压贴在纳米结构化镍表面上时形成树脂的滚动料珠。将膜暴露于来自装配有D灯泡的两个Fusion UV灯系统(以商品名“F600”得自马里兰州盖瑟斯堡的辐深紫外线系统公司)的辐射，这两个灯泡都以142W/cm工作，同时与纳米结构化镍表面接触。在将膜从纳米结构化镍表面剥离之后，将膜的纳米结构化侧再次暴露于来自Fusion UV灯系统的辐射。
步骤2：在平行板电容耦合等离子体反应器中将根据美国专利6,696,157(David等人)和8,664,323(lyer等人)以及美国专利公布2013/0229378(Iyer等人)中所述的方法组装的含硅防粘膜层施加到纳米结构模具膜。室具有表面积为1.7m2(18.3ft2)的中心圆柱形通电电极。在将纳米结构化模具膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(2毫托)的基础压力。使02气体以1000SCCM的速率流入室中。使用等离子体增强CVD方法通过以13.56MHz的频率和2000瓦的施加功率将RF功率耦接到反应器中来进行处理。通过以9.1米/分钟(30ft/min)的速率移动纳米结构化模具膜通过反应区来控制处理时间，从而得到约10秒的暴露时间。在完成沉积后，关闭RF功率并将气体从反应器中排出。在第一次处理之后，在同一反应器中进行第二次等离子体处理，而不使腔室返回至大气压。使HMDSO气体以约1750SCCM流入室中以实现9毫托的压力。随后以1000W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以9.1米/分钟(30ft/min)的速率将膜运送通过反应区，从而得到约10秒的暴露时间。在该处理时间结束时，停止RF功率和气体供应并使室返回至大气压。
步骤3：根据制备实施例6将含硅抗蚀剂沉积在COP上。
步骤4：使用狭缝模头以0.0381m/s的速率在辊对辊工艺中将含氟聚合物溶液2模涂到来自步骤4的基板上。将溶液涂覆15.24cm宽，并用Harvard注射泵以1.9sccm的速率泵送。将涂层在65℃下干燥3分钟。
步骤5：使用狭缝模头以0.05m/s的速率在辊对辊工艺中将涂料溶液1模涂到来自步骤5的膜上。将溶液涂覆15.24cm宽，并用Harvard注射泵以6.6sccm的速率泵送。将涂层在65℃下干燥2分钟。
步骤6：将步骤2中产生的经防粘处理的模板膜用涂料溶液2的溶液以0.05米/秒进行狭缝模头涂覆。将溶液涂覆15.24cm宽，并用Harvard注射泵以4.5sccm的速率泵送。涂覆后，将涂层在间隙干燥器中干燥1分钟。然后膜进入辊隙14米。在辊隙处，将具有含硅层和氟化层的膜与外涂的经防粘处理的模板膜层合。辊隙由硬度为90的橡胶辊和设定在65℃处的钢辊组成。辊隙由两个0.55MPa压力的Bimba气缸接合。
将涂料溶液2与在整个8.9cm×8.9cm图案化区域中保留在含硅和氟的膜上的经防粘处理的模板膜分离，以产生经掩蔽的纳米特征化膜。幅材张力设定为约0.0057N/mm。
步骤7：在低平台转移工艺之后，在用于沉积PECVD释放层的同一自制反应器室中在图案化膜上进行反应性离子蚀刻。在将涂覆后的膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(1毫托)的基础压力。使O2气体以1000SCCM的速率流入室中。随后以4000W的施加功率将13.56MHz RF功率耦接到反应器中。然后以5ft/min的速率将膜运送通过反应区，以实现约60秒的暴露时间，以便将图案转移到含氟聚合物层中。在完成第一次蚀刻步骤之后，关闭RF功率并将气体从反应器中排出，并将腔室恢复至大气压。
步骤8：将涂料溶液2和涂料溶液1的蚀刻层从含氟聚合物溶液2层上剥离。用注射器泵将丙烯酸酯树脂A分配在经蚀刻的图案膜上，并将一片粗糙的ST505层压在顶部上，使得整个8.9cm×8.9cm的图案化区域被丙烯酸酯树脂A覆盖。然后使用D灯泡在室温20℃下固化丙烯酸酯树脂A。然后从经蚀刻的纳米结构膜上剥离ST505层。将涂料溶液2和涂料溶液1层从经蚀刻的纳米结构膜上剥离，留下具有250nm孔的未蚀刻的含氟聚合物层，其中孔的底部是结构化的SiCOx层。
使用如上所述的测试方法5(扫描电子显微镜)获得实施例7的剥离后的孔的扫描电子显微照片。SEM显微照片显示剥离的材料叠层，在特征的基底处具有粗糙的SiCOx，并且在间隙空间中具有THV。
实施例8：(氨基硅烷处理的孔的荧光标记)
将实施例7切成1.5cm的正方形并置于12孔板中。通过在25mL玻璃小瓶中涡旋混合3-氨基丙基三甲氧基硅烷(0.4g)、无水乙醇(18.52g)、乙酸(80ul)和去离子水(1.0g)制备氨基硅烷涂料溶液。然后，将2g氨基硅烷溶液注入含有1.5cm正方形孔样品的每个孔中。将孔板在设定为60rpm的低速轨道振荡器中搅拌1小时。将图案化的样品用乙醇冲洗三次，用氮气干燥并置于保持在70℃下的烘箱中，持续30分钟。
对于荧光标记，将膜置于12孔板中，并用pH 8.0的TE缓冲液冲洗三次。将在pH 8.0的TE缓冲液中的约500μL 0.1mg/mL Alexa FluorTM 488NHS酯(琥珀酰亚胺酯)移液到氨基硅烷官能化的孔样品的表面上。将官能化设定一小时，然后将样品用pH 8.0的TE缓冲液冲洗，用氮气干燥并使用共聚焦显微镜成像。
使用如上所述的测试方法4(共聚焦显微镜)获得实施例8的荧光纳米孔构造的共聚焦图像。共聚焦显微照片显示，我们已经实现了孔底部的荧光相对于孔顶部的荧光的选择性/对比度，其中孔中的荧光强度增加，然后是间隙区域中的荧光强度增加。
预测性实施例
预测性实施例1(孔方法1-蚀刻)
步骤1：可按照实施例1的步骤1-7中所述的程序制备经掩蔽的纳米特征化膜，其中可使用COP膜代替实施例1的步骤3中的ST505。
步骤2：掩蔽和抗生物污染层可以被蚀刻以暴露特征底部处的无机层和顶部平面处的抗生物污染层。可以选择最终的蚀刻条件，使得顶部平面保持抗生物污染并且抵抗烷氧基硅烷结合，并且孔的底部可以使用烷氧基硅烷进行官能化。
步骤3：官能烷氧基硅烷(如氨基丙基三甲氧基硅烷)可通过溶液涂覆和任选的冲洗结合到氧化硅材料上。该硅烷不与THV表面反应。硅烷可含有可用于在孔中形成水凝胶聚合物的反应性基团。烷氧基硅烷可以含有丙烯酰胺基团。在孔官能化后，丙烯酰胺在表面上聚合，从而导致聚(丙烯酰胺)在孔中生长。
步骤4：通过将1-50um的3MTM光学透明粘合剂8171、粘合剂A、粘合剂B或粘合剂C涂覆到柔性基板上，然后将柔性基板层压到刚性背衬(如玻璃或石英)上，可以将柔性基板附接至该刚性背衬。
预测性实施例2(孔方法2-剥离)
步骤1：可以如实施例1的步骤1和2中那样制备具有纳米结构化孔的模具膜。
步骤2：如实施例1的步骤3和4所述，可以用无机层和粘结层涂覆COP膜。可以如实施例1的步骤5中所述涂覆含氟聚合物层，然而，可调节含氟聚合物的流速和浓度，使得干燥厚度为10-100nm厚。
步骤3：可以将10-200nm厚的PVA层模涂在THV层上。可以将PVA溶解在水和IPA的混合物中，并且可以加入表面活性剂如Tergitol 15-S-7(密歇根州米德兰的DowDuPont公司)以帮助铺展和涂覆。
步骤4：丙烯酸酯树脂A孔的结构化图案可使用来自步骤1的模具膜转移到PVA层上，如实施例1的步骤7中所述。
步骤5：可以使用如实施例1的步骤8中所述的等离子体蚀刻来暴露含硅层。
步骤6：通过在超声波喇叭下用水洗涤，或者通过用1-5um丙烯酸酯树脂A涂覆PVA，层压到PET膜上，然后固化并将PVA从含氟聚合物上剥离到PET膜上，可以从含氟聚合物的顶层除去PVA。
步骤7：官能烷氧基硅烷可如预测性实施例1的步骤3中所述结合到氧化硅材料上。
步骤8：可以将柔性基板附接至刚性背衬，如预测性实施例1的步骤4中所述
预测性实施例3(柱方法1-蚀刻)
步骤1：按照实施例2的步骤1-7中所述的程序制备经掩蔽的纳米特征化膜。
步骤2：蚀刻掩蔽和抗生物污染层以暴露底部平面处的抗生物污染层和柱顶部处的无机层。选择最终的蚀刻条件，使得底部平面保持抗生物污染并且抵抗烷氧基硅烷结合，并且柱的顶部可以使用烷氧基硅烷进行官能化。
步骤3：官能烷氧基硅烷(如氨基丙基三甲氧基硅烷)可通过溶液涂覆结合到氧化硅材料上。该硅烷不与THV表面反应。硅烷含有可用于在柱上形成水凝胶聚合物的反应性基团。烷氧基硅烷可以含有丙烯酰胺基团。在柱官能化之后，丙烯酰胺在表面上聚合，从而导致聚(丙烯酰胺)在柱上生长。
步骤4：可以将柔性基板附接至刚性背衬，如预测性实施例1的步骤4中所述。
实施方案：
实施方案A.一种制品，所述制品包括：
柔性载体膜，所述柔性载体膜具有第一主表面和第二主表面，其中所述柔性载体膜的第一主表面包括远离其延伸的结构的阵列，其中所述结构的至少一部分包括：
无机层，所述无机层具有第一主表面和第二主表面，其中所述无机层的所述第一主表面位于所述柔性载体膜上；
分析物结合层，所述分析物结合层具有位于所述无机层的所述第二主表面上的第一主表面，其中所述分析物结合通过烃连接基团的网络结合至所述无机层，并且其中所述分析物结合层的所述第二主表面包含至少一个经选择以与生物化学分析物结合的官能团；以及
散布在所述结构中的凹陷特征，其中所述凹陷特征不含所述无机层和所述分析物结合层。
实施方案B.根据实施方案A所述的制品，其中所述柔性载体膜包含选自以下的聚合物材料：环烯烃聚合物(COP)、双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚(甲基)丙烯酸酯和共聚物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、氢化苯乙烯类以及它们的组合。
实施方案C.根据实施方案A或B所述的制品，其中所述柔性载体膜还包括抗生物污染层。
实施方案D.根据实施方案C所述的制品，其中所述抗生物污染层包含选自以下的材料：含氟聚合物、非芳族烃聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、环状嵌段共聚物、有机硅、金属、甲基封端层、贵金属以及它们的混合物和组合。
实施方案E.根据实施方案D所述的制品，其中所述抗生物污染层包含含氟聚合物、环烯烃共聚物或甲基封端层。
实施方案F.根据实施方案A至E中任一项所述的制品，其中所述无机层具有小于100nm的厚度。
实施方案G.根据实施方案A至F中任一项所述的制品，其中所述无机层包含Si、Ti或Al的氧化物。
实施方案H.根据实施方案G所述的制品，其中所述氧化物选自SiO2、SiCxOy、SiAlxOy、TiO、AlOx以及它们的混合物和组合。
实施方案I.根据实施方案A至H中任一项所述的制品，其中所述分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合。
实施方案J.根据实施方案I所述的制品，其中所述分析物结合层包含丙烯酰胺共聚物、缩合硅烷以及它们的混合物和组合。
实施方案K.根据实施方案J所述的制品，其中所述烃连接基团为至少一个甲亚基单元长，并且其中所述烃连接基团能够是直链、环状、支链或芳族的。
实施方案L.根据实施方案K所述的制品，其中所述烃连接基团包含杂原子。
实施方案M.根据实施方案L所述的制品，其中所述烃连接基团来源于官能硅烷在所述无机层上的缩合。
实施方案N.根据实施方案M所述的制品，其中所述官能硅烷包含选自以下的官能团：环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪、二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮或偶氮以及它们的混合物和组合。
实施方案O.根据实施方案N所述的制品，其中所述官能团选自烯烃、叠氮化物、氨基、羧酸、腙、卤素、羟基、四唑、四嗪、硫醇以及它们的组合。
实施方案P.根据实施方案A至O中任一项所述的制品，其中所述结构在所述柔性载体膜的所述第一主表面上方具有大于0nm且小于1000nm的高度。
实施方案Q.根据实施方案P所述的制品，其中所述结构具有20nm至200nm的高度。
实施方案R.根据实施方案A至Q中任一项所述的制品，其中所述结构包括直径为10nm至10,000nm的柱。
实施方案S.根据实施方案R所述的制品，其中所述柱具有5:1至1:70的纵横比(高度:直径)。
实施方案T.根据实施方案A至S中任一项所述的制品，所述制品还包括位于所述柔性载体膜的所述第二主表面上的粘合剂层。
实施方案U.根据实施方案T所述的制品，所述制品还包括位于所述粘合剂层上的支撑层，其中所述支撑层选自离型衬垫和刚性基板。
实施方案V.根据实施方案U所述的制品，其中所述刚性基板选自硅、玻璃、塑料、金属、金属氧化物、纸以及它们的组合。
实施方案W.根据实施方案A至V中任一项所述的制品，其中所述分析物包含选自以下的生物分子：氨基酸、核苷、核苷酸、肽、寡核苷酸、多核苷酸、核酸和蛋白质、碳水化合物、次级代谢物、药物分子以及它们的组合。
实施方案X.根据实施方案W所述的制品，其中所述生物分子选自多核苷酸、寡核苷酸和核酸。
实施方案Y.根据实施方案A至X中任一项所述的制品，其中所述无机层的所述第二主表面被结构化。
实施方案Z.一种制品，所述制品包括：
柔性载体膜，所述柔性载体膜具有第一主表面和第二主表面；
无机层，所述无机层具有第一主表面和第二主表面，其中所述无机层的所述第一主表面位于所述柔性聚合物膜的所述第一主表面上；
抗生物污染层，所述抗生物污染层位于所述无机层的至少一部分上，其中所述抗生物污染层包括孔的布置，其中所述孔的至少一部分包括其上具有分析物结合层的第一主表面的底板，所述分析物结合层通过烃连接基团的网络结合至所述无机层的所述第二主表面，并且其中所述孔中的所述分析物结合层的第一主表面包括至少一个与样品流体中的所述分析物反应的官能团；以及
散布在所述孔中的结构，其中所述结构不含所述分析物结合层和所述无机层。
实施方案AA.根据实施方案Z所述的制品，其中所述柔性聚合物载体包含选自以下的聚合物材料：环烯烃聚合物(COP)、双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚(甲基)丙烯酸酯和共聚物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、氢化苯乙烯类以及它们的组合。
实施方案BB.根据实施方案Z或AA所述的制品，根据权利要求26所述的制品，其中所述抗生物污染层包含选自以下的材料：含氟聚合物、非芳族烃聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、环状嵌段共聚物、有机硅、金属、甲基封端层、贵金属以及它们的混合物和组合。
实施方案CC.根据实施方案Z至BB中任一项所述的制品，其中所述无机层包含Si、Ti或Al的氧化物。
实施方案DD.根据实施方案CC所述的制品，其中所述氧化物选自SiO2、SiCxOy、SiAlxOy、TiO、AlOx以及它们的混合物和组合。
实施方案EE.根据实施方案Z至DD中任一项所述的制品，其中所述分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合。
实施方案FF.根据实施方案EE所述的制品，其中所述分析物结合层包含丙烯酰胺共聚物、缩合硅烷以及它们的混合物和组合。
实施方案GG.根据实施方案Z至FF中任一项所述的制品，其中所述烃连接基团为至少一个甲亚基单元长的甲亚基，并且其中所述烃连接基团是直链、环状、支链或芳族的。
实施方案HH.根据实施方案GG所述的制品，其中所述烃连接基团包含杂原子。
实施方案II.根据实施方案GG或GH所述的制品，其中所述烃连接基团来源于与官能硅烷的反应，所述官能硅烷具有选自以下的官能团：环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪、二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮、偶氮以及它们的混合物和组合。
实施方案JJ.根据实施方案II所述的制品，其中所述官能团选自烯烃、叠氮化物、氨基、羧酸、腙、卤素、羟基、四唑、四嗪、硫醇、降冰片烯以及它们的组合。
实施方案KK.根据实施方案Z至JJ中任一项所述的制品，其中所述孔包括在所述无机层的所述第二主表面之上具有大于0nm且小于1000nm的高度的壁。
实施方案LL.根据实施方案Z至KK中任一项所述的制品，其中所述孔具有10nm至10,000nm的直径。
实施方案MM.根据实施方案Z至LL中任一项所述的制品，所述制品还包括位于所述柔性载体膜的所述第二主表面上的粘合剂层。
实施方案NN.根据实施方案MM所述的制品，所述制品还包括位于所述粘合剂层上的支撑层，其中所述支撑层选自离型衬垫和刚性基板，所述刚性基板选自硅、玻璃、塑料、金属、金属氧化物、纸以及它们的组合。
实施方案OO.根据实施方案Z至NN中任一项所述的制品，其中所述分析物包含选自以下的生物分子：氨基酸、核苷、核苷酸、肽、寡核苷酸、多核苷酸、核酸和蛋白质、碳水化合物、次级代谢物、药物分子以及它们的组合。
实施方案PP.根据实施方案OO所述的制品，其中所述生物分子选自多核苷酸、寡核苷酸和核酸。
实施方案QQ.一种用于制造诊断装置的部件的方法，所述方法包括：
在柔性载体膜的第一主表面上沉积无机层；
提供具有图案化表面的图案化层，所述图案化表面包含凹陷特征的第一布置，每个凹陷特征邻接至少一个平台特征；
用掩蔽层覆盖所述图案化表面；
将所述柔性载体膜上的所述无机层覆盖至所述掩蔽层并与所述掩蔽层接触；
从所述掩蔽层中除去所述图案化层，使得所述掩蔽层的至少一部分保持与所述无机层接触，所述掩蔽层包括具有凹陷特征和平台特征的第二布置的暴露表面，其中所述掩蔽层中的凹陷特征的所述第二布置是所述图案化层中的凹陷特征的所述第一布置的反转；
蚀刻所述掩蔽层的所述凹陷特征以除去所述无机层在其平台特征之间的部分，以形成远离所述柔性载体膜的所述第一主表面延伸的结构的布置，其中所述结构的至少一部分包括位于其暴露表面上的无机层；以及
选择性地将官能硅烷材料施加在所述结构的所述暴露表面上的所述无机层上，使得所述官能硅烷材料通过甲亚基基团的网络结合至所述无机层以在其上形成分析物结合层，其中所述分析物结合层包含至少一个与生物化学分析物反应的官能团。
实施方案RR.根据实施方案QQ所述的方法，所述方法还包括位于所述柔性载体膜上的抗生物污染层。
实施方案SS.根据实施方案QQ或RR所述的方法，所述方法还包括在所述柔性载体膜上的所述无机层上沉积硅烷粘结层。
实施方案TT.根据实施方案QQ至SS中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述掩蔽层上沉积硅烷粘结层。
实施方案UU.根据实施方案QQ至TT中任一项所述的方法，其中所述掩蔽层包含(甲基)丙烯酸酯。
实施方案VV.根据实施方案UU所述的方法，其中所述掩蔽层是可UV固化的丙烯酸酯。
实施方案WW.根据实施方案QQ至VV中任一项所述的方法，其中所述蚀刻包括使用氟化合物的第一蚀刻和使用氧化合物的第二蚀刻。
实施方案XX.根据实施方案QQ至WW中任一项所述的方法，其中所述柔性载体膜包含选自以下的聚合物材料：环烯烃聚合物(COP)、双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚(甲基)丙烯酸酯和共聚物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、氢化苯乙烯类以及它们的混合物和组合。
实施方案YY.根据实施方案QQ至XX中任一项所述的方法，其中所述抗生物污染层包含选自以下的材料：含氟聚合物、非芳族烃聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、环状嵌段共聚物、有机硅、金属、甲基封端层、贵金属以及它们的混合物和组合。
实施方案ZZ.根据实施方案QQ至YY中任一项所述的方法，其中所述无机层包含Si、Ti或Al的氧化物。
实施方案AAA.根据实施方案ZZ所述的方法，其中所述氧化物选自SiO2、SiCxOy、SiAlxOy、TiO、AlOx以及它们的混合物和组合。
实施方案BBB.根据实施方案QQ至AAA中任一项所述的方法，其中所述分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合。
实施方案CCC.根据实施方案BBB所述的方法，其中所述分析物结合层包含丙烯酰胺共聚物、缩合硅烷以及它们的混合物和组合。
实施方案DDD.根据实施方案QQ至CCC中任一项所述的方法，其中所述甲亚基来源于与官能硅烷的反应。
实施方案EEE.根据实施方案DDD所述的方法，其中所述官能硅烷包含选自以下的官能团：环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪、二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮或偶氮以及它们的混合物和组合。
实施方案FFF.根据实施方案EEE所述的方法，其中所述官能团选自烯烃、叠氮化物、氨基、羧酸、腙、卤素、羟基、四唑、四嗪、硫醇、降冰片烯以及它们的组合。
实施方案GGG.根据实施方案QQ至FFF中任一项所述的方法，其中所述结构在所述柔性载体膜的所述第一主表面上方具有大于0nm且小于1000nm的高度。
实施方案HHH.根据实施方案QQ至GGG中任一项所述的方法，其中所述结构包括直径为10nm至10000nm的柱。
实施方案III.根据实施方案QQ至HHH中任一项所述的方法，所述方法还包括位于所述柔性载体膜的第二主表面上的粘合剂层。
实施方案JJJ.根据实施方案III所述的方法，所述方法还包括位于所述粘合剂层上的支撑层，其中所述支撑层选自离型衬垫和刚性基板，所述刚性基板选自硅、玻璃、塑料、金属、金属氧化物、纸以及它们的组合。
实施方案KKK.根据实施方案QQ至JJJ中任一项所述的方法，其中所述分析物包含选自以下的生物分子：氨基酸、核苷、核苷酸、肽、寡核苷酸、多核苷酸、核酸和蛋白质、碳水化合物、次级代谢物、药物分子以及它们的组合。
实施方案LLL.根据实施方案KKK所述的方法，其中所述生物分子选自多核苷酸、寡核苷酸和核酸。
实施方案MMM.一种用于制造诊断装置的部件的方法，所述方法包括：
在柔性载体膜的第一主表面上施加无机抗蚀剂层；
在所述无机抗蚀剂层上覆盖抗生物污染层；
提供具有图案化表面的图案化层，所述图案化表面包含平台特征的第一布置，每个平台特征邻接至少一个凹陷特征，其中所述图案化层被掩蔽层覆盖；
使所述抗生物污染层和所述掩蔽层接触；
从所述掩蔽层中除去所述图案化层以将所述掩蔽层转移至所述抗生物污染层，所述掩蔽层包括具有凹陷特征和平台特征的第二布置的暴露表面，其中所述掩蔽层中的凹陷特征的所述第二布置是所述图案化层中的凹陷特征的所述第一布置的反转；
蚀刻所述掩蔽层的所述凹陷特征以除去所述掩蔽层和所述抗生物污染层的一部分，从而在所述第二布置中的所述凹陷特征中形成被构造成保持样品流体的孔的阵列，其中所述孔具有包括所述无机层的底板和远离所述底板延伸的壁，其中所述壁包括所述抗生物污染层的剩余部分；以及
选择性地将官能硅烷材料施加在所述孔中的所述无机层上以在其中形成分析物结合层，其中所述分析物结合层包含至少一个与所述样品流体中的分析物反应的官能团，并且其中所述无机层通过甲亚基基团的网络结合至所述分析物结合层。
实施方案NNN.根据实施方案MMM所述的方法，其中所述蚀刻包括氟化化合物。
实施方案OOO.根据实施方案MMM至NNN中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述无机抗蚀剂层上施加硅烷粘结层。
实施方案PPP.根据实施方案MMM至OOO中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述柔性载体膜的所述第一主表面上形成纳米结构的层。
实施方案QQQ.根据实施方案PPP所述的方法，其中通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在所述柔性载体膜的所述第一主表面上形成所述纳米结构。
实施方案RRR.根据实施方案MMM至QQQ中任一项所述的方法，其中所述柔性载体膜包含选自以下的聚合物材料：环烯烃聚合物(COP)、双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚(甲基)丙烯酸酯和共聚物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、氢化苯乙烯类以及它们的混合物和组合。
实施方案SSS.根据实施方案MMM至RRR<中任一项所述的方法，其中所述抗生物污染层包含含氟聚合物。
实施方案TTT.根据实施方案SSS所述的方法，所述方法还包括在所述抗生物污染层上施加粘结层。
实施方案UUU.根据实施方案MMM至TTT中任一项所述的方法，其中所述无机层包含Si、Ti或Al的氧化物。
实施方案VVV.根据实施方案UUU所述的方法，其中所述氧化物选自SiO2、SiCxOy、SiAlxOy、TiO、AlOx以及它们的混合物和组合。
实施方案WWW.根据实施方案MMM至VVV中任一项所述的方法，其中所述掩蔽层包含(甲基)丙烯酸酯。
实施方案XXX.根据实施方案MMM至WWW中任一项所述的方法，其中所述分析物结合层包含丙烯酰胺、硅烷以及它们的混合物和组合。
实施方案YYY.根据实施方案XXX所述的方法，其中所述分析物结合层包含选自以下的硅烷：丙烯酸酯硅烷、氨基硅烷、烷氧基硅烷以及它们的混合物和组合。
实施方案ZZZ.根据实施方案YYY所述的方法，其中所述分析物结合层包含具有经选择以形成水凝胶的丙烯酰胺官能团的烷氧基硅烷。
实施方案AAAA.根据实施方案ZZZ所述的方法，其中所述丙烯酰胺是能够聚合的以在所述孔中形成(聚)丙烯酰胺。
实施方案BBBB.根据实施方案MMM至AAAA中任一项所述的方法，其中所述分析物结合层中的所述官能团选自环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪、二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮或偶氮以及它们的混合物和组合。
实施方案CCCC.根据实施方案MMM至BBBB中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述柔性载体膜的第二主表面上施加粘合剂层。
实施方案DDDD.根据实施方案MMM至CCCC中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述粘合剂层上施加支撑层，其中所述支撑层选自离型衬垫和刚性基板，所述刚性基板选自硅、玻璃、塑料、金属、金属氧化物、纸以及它们的组合。
实施方案EEEE.根据实施方案MMM至DDDD中任一项所述的方法，其中所述分析物包含选自以下的生物分子：氨基酸、核苷、核苷酸、肽、寡核苷酸、多核苷酸、核酸和蛋白质以及它们的组合。
实施方案FFFF.根据实施方案EEEE所述的方法，其中所述生物分子选自多核苷酸和核酸。
实施方案GGGG.根据实施方案MMM至FFFF中任一项所述的方法，其中至少一些孔的所述底板包括表面结构。
实施方案HHHH.根据实施方案MMM至GGGG中任一项所述的方法，所述方法还包括在将所述无机掩蔽层施加到所述柔性载体膜的所述第一主表面之前，将可模塑层施加到所述柔性载体膜的所述第一主表面，并且在与所述柔性载体膜接触的同时对所述可模塑层进行模塑以在所述可模塑层中形成结构阵列。
实施方案IIII.一种用于制造诊断装置的部件的方法，所述方法包括：
在柔性载体膜的第一主表面上施加无机抗蚀剂层；
将抗生物污染层覆盖在所述无机抗蚀剂层的至少一部分上；
将粘结层覆盖在所述抗生物污染层上；
提供具有图案化表面的图案化层，所述图案化表面包含平台特征的第一布置，每个平台特征邻接至少一个凹陷特征，其中所述图案化表面用掩蔽层覆盖；
将所述粘结层覆盖在所述掩蔽层上；
从所述掩蔽层中除去所述图案化层以将所述掩蔽层转移至所述粘结层，所述掩蔽层包括具有凹陷特征和平台特征的第二布置的暴露表面，其中所述掩蔽层中的凹陷特征的所述第二布置是所述图案化层中的凹陷特征的所述第一布置的反转；
用蚀刻材料蚀刻所述掩蔽层的所述凹陷特征以除去所述掩蔽层和所述抗生物污染层的一部分，从而在所述第二布置的所述凹陷特征中形成被构造成保持样品流体的孔的阵列，其中所述孔具有包括所述无机抗蚀剂层的底板和远离所述底板延伸的壁，其中所述壁包括所述抗生物污染层的剩余部分；
在所述蚀刻步骤之后，在所述掩蔽层上施加可剥离层；
除去所述载体膜和所述可剥离层以除去所述掩蔽层和所述粘结层；以及
选择性地将官能硅烷材料施加在所述孔中的所述无机抗蚀剂层上以在其中形成分析物结合层，其中所述分析物结合层包含至少一个与所述样品流体中的分析物反应的官能团，并且其中所述无机层通过甲亚基连接基团的网络结合至所述分析物结合层。
实施方案JJJJ.根据实施方案IIII所述的方法，其中所述可剥离层包含选自以下的材料：粘合剂、丙烯酸酯以及它们的混合物和组合。
实施方案KKKK.根据实施方案IIII至JJJJJ中任一项所述的方法，其中所述可剥离层包含聚(乙烯醇)(PVA)和表面活化剂的混合物。
实施方案LLLL.根据实施方案IIII至KKKK中任一项所述的方法，其中通过将所述可剥离材料与溶剂混合并随后蒸发所述溶剂而将所述可剥离层沉积到所述图案化模具上。
实施方案MMMM.根据实施方案IIII至LLLL中任一项所述的方法，其中在所述抗生物污染层之后添加粘结层。
实施方案NNNN.根据实施方案IIII至MMMM中任一项所述的方法，其中所述粘结层具有约10nm的厚度。
实施方案OOOO.根据实施方案IIII至NNNN中任一项所述的方法，其中所述粘结层具有约10nm的厚度。
实施方案PPPP.根据实施方案IIII至0000中任一项所述的方法，其中所述粘结层包含聚(烯丙基)胺。
实施方案QQQQ.根据实施方案IIII至PPPP中任一项所述的方法，其中所述粘结层包含厚度为约10nm至约300nm的水溶性材料。
实施方案RRRR.根据实施方案IIII至QQQQ中任一项所述的方法，其中所述粘结层包含聚(乙烯醇)(PVA)。
实施方案SSSS.根据实施方案IIII至RRRR中任一项所述的方法，所述方法还包括位于所述无机抗蚀剂层和所述抗生物污染层之间的第二粘结层。
实施方案TTTT.根据实施方案IIII至SSSS中任一项所述的方法，其中所述无机抗蚀剂在纳米尺度上被结构化或粗糙化。
实施方案UUUU.根据实施方案IIII至TTTT中任一项所述的方法，其中在所述蚀刻步骤之后且在所述掩蔽层被除去之前，将所述官能硅烷材料施加至所述无机抗蚀剂层。
实施方案VVVV.根据实施方案IIII至UUUU中任一项所述的方法，其中在除去所述掩蔽层之后将所述官能硅烷材料施加至所述无机抗蚀剂。
实施方案WWWW.一种用于检测生物化学分析物的诊断装置，所述诊断装置包括流动池，所述流动池具有流体通道的图案化布置，所述流体通道被构造成提供用于包含所述生物化学分析物的样品流体的流动导管，其中所述流动池的所述流体通道中的至少一些流体通道在其表面上衬有：
在其暴露表面上包括分析物结合层的柱的布置，或
在其中包括分析物结合层的孔的布置，
其中所述分析物结合层被构造成结合所述生物化学分析物，并且其中所述分析物结合层通过设置在柔性载体膜上的甲亚基基团的网络结合至下面的Si氧化物层。
实施方案XXXX.根据实施方案WWWW所述的诊断装置，其中所述流动池表面位于选自以下的支撑基板上：玻璃、塑料、硅、金属、金属氧化物、纸或它们的组合。
实施方案YYYY.一种用于DNA测序的方法，所述方法包括：
在诊断装置中，所述诊断装置包括具有流体通道的图案化布置的流动池，所述流体通道被构造成提供用于包含目标分析物的样品流体的流动导管，所述目标分析物包含多核苷酸和核酸，其中所述流动池的所述流体通道中的至少一些流体通道在其表面上衬有：
在其暴露表面上包括分析物结合层的柱的布置，或
在其中包括分析物结合层的孔的布置，
其中所述分析物结合层被构造成结合所述生物化学分析物，并且其中所述分析物结合层通过位于柔性载体膜上的甲亚基基团的网络结合至下面的Si氧化物层；
将所述样品流体中的所述目标分析物结合在所述分析物结合层上；
将结合在所述分析物结合层上的所述目标分析物暴露于荧光试剂和酶，以便使用光谱法检测所述分析物；以及
切割所述荧光试剂以允许对所述目标分析物进行进一步探询。
实施方案ZZZZ.根据实施方案YYYY所述的方法，所述方法还包括克隆地扩增所述目标分析物。
实施方案AAAAA.根据实施方案YYYY至ZZZZ中任一项所述的方法，其中所述荧光测定是通过合成的测序、组合探针锚合成、通过连接的测序、单分子实时测序、焦磷酸测序以及它们的组合。
实施方案BBBBB.一种DNA测序试剂盒，所述试剂盒包括：
诊断装置，所述诊断装置包括具有流体通道的图案化布置的流动池，所述流体通道被构造成提供用于包含目标分析物的样品流体的流动导管，所述目标分析物包含多核苷酸和核酸，其中所述流动池的所述流体通道中的至少一些流体通道在其表面上衬有：
在其暴露表面上包括分析物结合层的柱的布置，或
在其中包括分析物结合层的孔的布置，
其中所述分析物结合层被构造成结合所述生物化学分析物，并且其中所述分析物结合层通过位于柔性载体膜上的甲亚基基团的网络结合至下面的Si氧化物层；
用于DNA测序的荧光试剂；以及
说明书。
本发明的各种实施方案已进行描述。这些实施方案以及其他实施方案均在以下权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种制品，所述制品包括：
柔性载体膜，所述柔性载体膜具有第一主表面和第二主表面，其中所述柔性载体膜的第一主表面包括远离其延伸的结构的阵列，其中所述结构的至少一部分包括：
无机层，所述无机层具有第一主表面和第二主表面，其中所述无机层的所述第一主表面位于所述柔性载体膜上；
分析物结合层，所述分析物结合层具有位于所述无机层的所述第二主表面上的第一主表面，其中所述分析物结合是通过烃连接基团的网络结合至所述无机层，并且其中所述分析物结合层的所述第二主表面包含至少一个经选择以与生物化学分析物结合的官能团；以及
散布在所述结构中的凹陷特征，其中所述凹陷特征的至少一部分不含所述无机层和所述分析物结合层。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述柔性载体膜还包括抗生物污染层。
3.根据权利要求2所述的制品，其中所述抗生物污染层包含选自以下的材料：含氟聚合物、非芳族烃聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、环状嵌段共聚物、有机硅、金属、甲基封端层、贵金属以及它们的混合物和组合。
4.根据权利要求1所述的制品，其中所述无机层具有小于100nm的厚度。
5.根据权利要求1所述的制品，其中所述无机层包含Si、Ti或Al的氧化物。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合。
7.根据权利要求6所述的制品，其中所述分析物结合层包含丙烯酰胺共聚物、缩合硅烷以及它们的混合物和组合。
8.根据权利要求1所述的制品，其中所述烃连接基团为至少一个甲亚基单元长，并且其中所述烃连接基团能够是直链、环状、支链或芳族的并且能够任选地含有杂原子。
9.根据权利要求8所述的制品，其中所述烃连接基团来源于官能硅烷在所述无机层上的缩合，其中所述官能硅烷包含选自以下的官能团：环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪、二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮、偶氮以及它们的混合物和组合。
10.根据权利要求1所述的制品，其中所述结构包括直径为10nm至10,000nm的柱。
11.根据权利要求1所述的制品，所述制品还包括位于所述柔性载体膜的所述第二主表面上的粘合剂层。
12.根据权利要求11所述的制品，所述制品还包括位于所述粘合剂层上的支撑层，其中所述支撑层选自离型衬垫和刚性基板。
13.一种制品，所述制品包括：
柔性载体膜，所述柔性载体膜具有第一主表面和第二主表面；
无机层，所述无机层具有第一主表面和第二主表面，其中所述无机层的所述第一主表面位于所述柔性聚合物膜的所述第一主表面上；
抗生物污染层，所述抗生物污染层位于所述无机层的至少一部分上，其中所述抗生物污染层包括孔的布置，其中所述孔的至少一部分包括其上具有分析物结合层的第一主表面的底板，所述分析物结合层通过烃连接基团的网络结合至所述无机层的所述第二主表面，并且其中所述孔中的所述分析物结合层的第一主表面包含至少一个与样品流体中的所述分析物反应的官能团；以及
散布在所述孔中的结构，其中所述结构的至少一部分不含所述分析物结合层和所述无机层，任选地其中所述制品还包括位于所述柔性载体膜的所述第二主表面上的粘合剂层。
14.根据权利要求13所述的制品，其中所述抗生物污染层包含选自以下的材料：含氟聚合物、非芳族烃聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、环状嵌段共聚物、有机硅、金属、甲基封端层、贵金属以及它们的混合物和组合。
15.根据权利要求13所述的制品，其中所述无机层包含Si、Ti或Al的氧化物。
16.根据权利要求13所述的制品，其中所述分析物结合层选自反应性硅烷、可官能化水凝胶、可官能化聚合物以及它们的混合物和组合。
17.根据权利要求13所述的制品，其中所述烃连接基团来源于与官能硅烷的反应，所述官能硅烷具有选自以下的官能团：环氧化物、环氧乙烷、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、胺、氯甲基苄基、溴甲基苄基、碘甲基苄基、烷基卤化物、乙烯基、羰基诸如醛和酮、羧酸、酯、叠氮化物、硫酸盐、磷酸盐、烯烃、炔烃、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、降冰片烯、重氮盐、肼、腙、肟、卤素、羟基、四唑、四嗪、二苯甲酮、芳基叠氮化物、卤代芳基叠氮化物、重氮、偶氮以及它们的混合物和组合。
18.根据权利要求13所述的制品，其中所述孔具有10nm至10,000nm的直径。
19.根据权利要求13所述的制品，其中所述无机层具有小于100nm的厚度。
20.一种用于检测生物化学分析物的诊断装置，所述诊断装置包括流动池，所述流动池具有流体通道的图案化布置，所述流体通道被构造成提供用于包含所述生物化学分析物的样品流体的流动导管，其中所述流动池的所述流体通道中的至少一些流体通道在其表面上衬有：
在其暴露表面上包括分析物结合层的柱的布置，或
在其中包括分析物结合层的孔的布置，
其中所述分析物结合层被构造成结合所述生物化学分析物，并且其中所述分析物结合层通过设置在柔性载体膜上的甲亚基基团的网络结合至下面的Si氧化物层。
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