CN1236313C - 蛋白质芯片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蛋白质芯片的制造方法，实质上是一种活性蛋白质分子在硅表面的固定方法，该方法可以应用于DNA芯片和蛋白质芯片的制造，属于生物传感技术领域。本发明方法的特征在于：首先采用标准的半导体工艺清洗和热氧化硅片；然后使用γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)处理硅表面，再用采用原子力显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在硅片表面刻蚀纳米图形；最后将加工好的纳米图形位置的硅片浸入蛋白质溶液，使蛋白质分子固定在非刻蚀图形位置的硅片表面上，而刻蚀过的硅片表面没有蛋白质分子。本发明方法的优点是能有效地保证蛋白质分子的活性，且具有超高蛋白质分子集成度。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白质芯片的制造方法，实质上是一种活性蛋白质分子在硅表面的固定方法，该方法可以应用于DNA芯片和蛋白质芯片的制造，属于生物传感技术领域。
背景技术
DNA芯片或蛋白质芯片是在一个非常小的几何尺度的表面积上，集成多种DNA或蛋白质的活性。仅用微量的生物(生理)的采样可以同时检测和研究不同的分子、包括分子之间的相互作用以及基因的表达，获得各种条件下分子组的条件变化，从而可以获得生命活动的规律，生物分子芯片以及生物分子识别和检测技术，现在已经成为21世纪生物医学工程的前沿技术。
众所周知，由于生物分子对外界环境非常敏感，很容易失去活性。蛋白质芯片制造的关键环节是将蛋白质分子转移到硅衬底上，既要求高集成度又必须保证蛋白质分子的活性。传统的光刻技术，在硅表面刻蚀加工的图形，其最小尺寸仅能达到几百个纳米到几微米，其集成度还不算高，尚需进一步提高1到2个数量级才能满足当今技术上的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活性蛋白质分子在硅表面的固定方法，可以制备超高集成度的蛋白质芯片。本发明的另一个目的是通过特定的刻蚀技术，制成具有超高集成度的蛋白质芯片。
本发明的一种蛋白质芯片的制造方法，其特征在于具有如下各工艺步骤：
a.首先采用标准的半导体工艺清洗和热氧化硅片；
b.将上述经步骤a处理过的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷中，浸泡一定时间使硅片表面带有氨基，对蛋白质分子具有亲和性；
c.采用原子力显微镜纳米刻蚀技术在上述经步骤b的处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是：在原子力显微镜探针与硅表面之间施加电压，移动探针，在硅表面形成一定纳米宽度的图形，使被刻蚀的图形所在位置表面氨基被破坏被除去；
d.将上述经步骤c处理过的具有纳米图形的硅片浸入蛋白质溶液，使蛋白质分子固定在非刻蚀图形位置的硅片表面上。
本发明的蛋白质芯片制造方法，比目前传统使用的方法有以下几点优点和效果：
1.本发明的方法，其刻蚀的图形一般在几十个纳米，比目前的技术低1到2个数量级，从而使蛋白质芯片的集成度提高了1到2个数量级。
2.本发明的方法能有效保证蛋白质分子的活性。
3.传统的光刻技术很难达到纳米级的检测单元，集成度难以突破，而本发明能达到纳米级的检测单元，集成度可达超高程度。
附图说明
图1为本发明方法中活性蛋白质分子在硅表面固定的工艺流程示意图。
具体实施方式
现结合附图将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1：本发明的具体工艺步骤如下：
a.首先，采用标准半导体工艺清洗和热氧化硅片；清洗和热氧化后的硅片表面有一层500纳米的二氧化硅层；
b.将上述预处理好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，浸泡10分钟，使硅片表面带有氨基，对蛋白质分子具有亲和性；
c.采用原子力显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在上述处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是：在原子力显微镜探针与硅表面之间施加电压，使探针正下方的原子被氧化成二氧化硅；移动探针，刻蚀成边长200纳米，线宽50纳米的正方形阵列，被刻蚀的图形所在位置表面氨基被除去，留下边长100纳米的正方形区域保留了表面氨基。
d.将上述加工好的纳米图形的硅片浸入20％铁蛋白分子溶液，使蛋白质分子固定在带有氨基的硅片表面，在硅片表面形成边长100纳米的铁蛋白纳米点阵。
实施例二：本发明的具体工艺步骤如下：
a.首先，采用标准半导体工艺清洗和热氧化硅片；清洗和热氧化后的硅片表面有一层800纳米的二氧化硅层；
b.将上述预处理好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，浸泡10分钟，使硅片表面带有氨基，对蛋白质分子具有亲和性；
c.采用原子力显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在上述处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是：在原子力显微镜探针与硅表面之间施加电压，使探针正下方的原子被氧化成二氧化硅；移动探针，刻蚀半径分别为200纳米、400纳米，线宽50纳米的同心圆，被刻蚀的图形所在位置表面氨基被除去，留下边长300纳米、宽100纳米的环形区域保留了表面氨基。
将上述加工好的纳米图形的硅片浸入20％铁蛋白分子溶液，使蛋白质分子固定在带有氨基的硅片表面，在硅片表面形成半径为边长300纳米、宽100纳米的铁蛋白圆环图形。
Claims (1)
1.一种蛋白质芯片的制造方法，其特征在于具有如下各工艺步骤：
a.首先采用标准的半导体工艺清洗和热氧化硅片；
b.将上述经步骤a处理过的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷中，浸泡一定时间使硅片表面带有氨基，对蛋白质分子具有亲和性；
c.采用原子力显微镜纳米刻蚀技术在上述经步骤b处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是：在原子力显微镜探针于硅表面之间施加电压，移动探针，在硅表面形成一定纳米宽度的图形，使被刻蚀的图形所在位置表面氨基被破坏被除去；
d.将上述经步骤c处理过的具有纳米图形的硅片浸入蛋白质溶液，使蛋白质分子固定在非刻蚀图形位置的硅片表面上。
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