EP2588405A1 - Procede de fonctionnalisation des veines fluidiques contenues dans un dispositif micromecanique, dispositif micromecanique comprenant des veines fonctionnalisees et son procede de realisation - Google Patents

Procede de fonctionnalisation des veines fluidiques contenues dans un dispositif micromecanique, dispositif micromecanique comprenant des veines fonctionnalisees et son procede de realisation

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Publication number
EP2588405A1
EP2588405A1 EP11738320.8A EP11738320A EP2588405A1 EP 2588405 A1 EP2588405 A1 EP 2588405A1 EP 11738320 A EP11738320 A EP 11738320A EP 2588405 A1 EP2588405 A1 EP 2588405A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oscillator
vein
insolation
thickness
fluidic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11738320.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vincent Agache
Antoine Hoang
Françoise Vinet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP2588405A1 publication Critical patent/EP2588405A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/24—Curved surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00206—Processes for functionalising a surface, e.g. provide the surface with specific mechanical, chemical or biological properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
    • F04B19/006—Micropumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0214—Biosensors; Chemical sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05—Microfluidics
    • B81B2201/058—Microfluidics not provided for in B81B2201/051 - B81B2201/054
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/06—Bio-MEMS
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0147—Film patterning
    • B81C2201/0154—Film patterning other processes for film patterning not provided for in B81C2201/0149 - B81C2201/015

Definitions

  • the present invention relates to a method of functionalization of one or more fluidic veins covered with an opaque wall, for example made of silicon. It also relates to devices containing fluidic veins that can be functionalized, as well as to their method of production.
  • fluidic vein is understood to mean any tubular structure comprising a peripheral wall laterally delimiting a space in which a fluid may circulate, and comprising an inlet and an outlet.
  • the cross section of a fluidic vein may be arbitrary (circular, polygonal, etc.) constant or not along the vein.
  • a capillary, a conduit, a pipe are synonymous with the notion of fluidic vein used in the invention.
  • the functionalization of a surface is the operation by which one or more molecule (s) of interest are fixed on a surface, so that it (s) retains (s) all or part of its (their) properties.
  • the functionalization of a surface therefore supposes that the molecule of interest and an associated process are available to fix it on the surface.
  • Several types of surface functionalization methods are known from the prior art. Traditionally, they consist in modifying the surface to be functionalized by means of chemical reactions aimed at generating functions that can be reactive with respect to a probe molecule. Said probe molecule then being used to capture a target whose presence is ultimately to be detected.
  • the main difficulties encountered in these surface functionalizations lie in the choice of reactive chemical functions that can be implemented to obtain the immobilization of the probe on the surface of a support. For example, the chemical nature of the surface of the substrate should be taken into account.
  • the silane-type molecules are widely used.
  • a molecule having a silane functional group capable of reacting with the silicon support via the surface silanols and a reactive function masked or not with respect to a probe molecule, optionally chemically modified, is then used.
  • the probe molecule is positioned on the silane molecule via the use of complementary reactive functions.
  • a support in silicon for example, the zones that will have to undergo a functionalization, one uses conventionally techniques of reactions localized by automaton (or "spotting" in English) making it possible to locate precisely the ejection of the silane and consequently, to define successive and isolated zones functionalized by silanes of different natures.
  • silanes having a function masked by a photolabile group There are also silanes having a function masked by a photolabile group. After fixing on the surface of a support, said silanes are deprotected to release a function which is itself reactive with respect to a complementary function carried by a probe molecule. By the use of a selective insolation, the photo deprotection can be localized and make it possible to differentiate areas on the surface of the support.
  • silane includes the need to make the surface accessible to insolation conditions, which therefore poses a problem when the surface to be selectively functionalized is part of a closed cavity whose walls are opaque, for example silicon or other opaque material.
  • a process for functionalizing substrates having, inter alia, the capillary form, has been described in WO 2006/024722. Functionalization of the capillaries was carried out by deprotecting the reactive functions of a compound by insolation with the aid of an ultraviolet lamp, and then bringing the surface of the activated capillaries into contact with a solution of the biological molecules of interest. .
  • the capillaries thus activated are necessarily made of glass and are transparent to UV light.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method of functionalization of the fluidic veins whose walls comprise an opaque layer.
  • the subject of the invention is therefore a method for functionalizing a micro mechanical device provided with a fluidic vein comprising a wall device having an outer surface to the vein and an inner surface defining a space in which a fluid is likely to circulate, the peripheral wall comprising at least partially a silicon layer, characterized in that it comprises the following steps:
  • the method may comprise a step b) of hydration of at least the internal surface of the fluidic vein.
  • the device is a micromechanical device, such as for example a resonator used as a gravimetric sensor.
  • the internal surface of the fluidic vein is hydrated.
  • the hydration step may include immersing the device in an alcohol and metal hydroxide solution or an alcoholic acid solution.
  • the silanization step may comprise immersing the device in a solution containing photosensitive silanes.
  • the silane used in the silanization step can be a photosensitive oxyamine silane.
  • photosensitive silane is understood to mean a silane-type molecule comprising a silanized group capable of reacting with a silicon-type surface and a photolabile group protecting a reactive function for the purpose of grafting a probe molecule.
  • UV light lamp Preferably, this lamp has a power of 100W and an intensity of 20 to 25 mW / cm 2 , preferably of the order of 24 mW / cm 2 ;
  • the exposure can be carried out sequentially or simultaneously;
  • the duration of insolation is generally between 5 and 30 seconds;
  • sequential insolation can be achieved with a ray of UV light which passes through a mechanical opening of adjustable width;
  • sequential or simultaneous insolation can be performed on a device covered with a layer of opaque patterns at the irradiation wavelengths of the silane;
  • sequential or simultaneous insolation may be performed using a quartz photolithography mask comprising micron units capable of filtering the UV light;
  • sequential or simultaneous insolation can be achieved by using a photolithography mask combined with a masking of opaque patterns;
  • the method of the present invention may furthermore comprise a step of grafting at least one molecule onto the fixed silanes on at least one surface of a fluidic vein by means of of a pair of chemical functions carried by the molecule to be grafted and the silanes.
  • the deprotected silane is capable of reacting with a chemically modified probe molecule or not to immobilize said probe molecule on the internal surface of the fluidic vein.
  • the molecules to be grafted may be macromolecules, chosen from nucleic acids, lipids and / or proteins;
  • the molecules to be grafted may be oligonucleotide probes.
  • the method of the present invention may further comprise a hybridization step, followed by a fluorescence read step.
  • the method of the present invention may further comprise a hybridization step, followed by a step of detection and / or characterization of the hybridization. In particular, this detection step can be done by means of electrical means.
  • the present invention also aims to provide a micromechanical device containing fluidic veins whose wall comprises at least partially an opaque material layer and which can be functionalized by the method of the invention.
  • Another object of the present invention is therefore the provision of a micromechanical device capable of being functionalized by the method of the invention, the device being provided with a fluidic vein comprising a peripheral wall having an external surface to the vein and an inner surface delimiting a space in which a fluid is likely to circulate, the peripheral wall comprising at least partially a silicon layer, the device having, at least locally, a thickness of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm, and the inner surface being silanized.
  • the silanized internal surface may be at least locally deprotected where the thickness of the wall is between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm;
  • the silanized internal surface deprotected locally may comprise grafted molecules
  • the grafted molecules can be probes.
  • Probe means molecules capable of detecting specific targets.
  • the device of the present invention may be a device for the gravimetric detection of particles in a fluid medium, comprising a planar electromechanical oscillator, oscillator support means and means for actuating said oscillator, said means being arranged to vibrate the oscillator, said device further comprising a channel for the passage of the fluid, the electromechanical oscillator comprising a throughflow fluidic fluid in upstream and downstream fluid communication with said channel, the vein having a surface internal device delimiting a space in which a fluid may circulate, and being delimited at least partially by a peripheral wall comprising a silicon layer having, at least locally, a thickness of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180; nm, the inner surface being silanized.
  • the silanized internal surface may be at least locally deprotected where the thickness of the wall is between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm; the silanized internal surface deprotected locally may comprise grafted molecules by contacting said molecules with the photodeprotected function of the silane;
  • the grafted molecules may be probes
  • the electromechanical oscillator may have a shape taken from a disk, a ring and a polygon, preferably a square;
  • the oscillator may be square in shape and have a width and a thickness such that the ratio of the width to the thickness is between 10 and 30, preferably 10;
  • the electromechanical oscillator can be obtained from a substrate layer of polycrystalline material
  • the electromechanical oscillator can be obtained preferentially from a substrate of monocrystalline material
  • the substrate may be based on silicon
  • the electromechanical oscillator may comprise or be obtained from metals deposited by PVD (vapor phase deposition) method, evaporation or electrolytic growth;
  • the oscillating fluidic vein of the oscillator and / or the channel contains pillars of cross-sectional shape taken from a circle, an ellipse, and a polygon.
  • the peripheral wall comprising the silicon layer may comprise a metal material for detection by transduction (piezometallic, capacitive, thermoelastic), optionally in the form of a track.
  • said metallic material may have a mask function for photodeprotection and a detection function within the scope of the invention.
  • the present invention also relates to a method for producing a device according to the invention, comprising the following steps:
  • a substrate suitable for the gravimetric detection envisaged comprising, at least partially, a layer of silicon, the production from said substrate of a planar electromechanical oscillator and at least partially comprising the silicon layer,
  • the wall comprising at least partially the silicon layer has, at least locally, a thickness of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm,
  • the present invention also relates to the use of a photochemical functionalization method with a device provided with at least one fluidic vein having a wall at least partially opaque to the wavelengths used by the insolation to activate the reaction.
  • photochemical wherein the device is provided with a fluidic vein whose peripheral wall comprises at least partially a silicon layer having, at least locally, a thickness of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a portion of a device comprising a fluid stream capable of being functionalized according to the method of the invention
  • Figure 2 a schematic sectional view (Figure 2b) and top view ( Figure 2a) of a device similar to that of Figure 1 during a sequential insolation;
  • FIGS. 5, a diagrammatic sectional view (FIG. 5b) and top view (FIG. 5a) of a device similar to that of FIG. 1 during sequential exposure with a photolithography mask combined with the pattern mask. opaque;
  • Figure 6 a schematic sectional view (Figure 6b) and top view ( Figure 6a) of a device similar to that of Figure 1 during an insolation simultaneously in full plate with a photolithography mask;
  • FIG. 7 is a diagrammatic cross-sectional view (FIG. 7b) and top view (FIG. 7a) of a device similar to that of FIG. 1, in simultaneous insolation in full plate with an opaque pattern mask; ;
  • FIG. 8 is a schematic sectional view (FIG. 8b) and top view (FIG. 8a) of a device similar to that of FIG. 1 during the probe attachment step after sequential insolation;
  • FIG. 9 is a diagrammatic sectional view (FIG. 9b) and top view (FIG. 9a) of a device similar to that of FIG. 1 during the probe attachment step after sequential insolation with the mask of FIG. opaque patterns;
  • FIG. 10 a schematic perspective view of an embodiment of a functionalizable device according to the method of the invention.
  • FIG. 11 a schematic perspective view showing the interior of the fluidic vein of the device of FIG. 10
  • FIG. 13 a schematic perspective view of a device similar to that of Figures 10 and 11;
  • FIG. 14 is a schematic sectional view of an embodiment of a device according to the invention comprising a structured metal layer on the silicon layer of the fluidic vein.
  • the functionalization method according to the invention is useful for the functionalization of a micromechanical device such as that shown in FIG.
  • This device is provided with at least one fluidic vein 1b comprising a peripheral wall 5 having an external surface 2 to the vein and an inner surface 3 defining a space in which a fluid is likely to circulate.
  • the peripheral wall 5 comprises, at least partially, a silicon layer 5a, having, at least locally, a thickness e of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm.
  • the functionalization method according to the invention comprises a first step of providing a device as shown in FIG. 1, followed by a step of hydration of at least one surface of the fluidic vein of the device.
  • the hydration step comprises immersing the device provided with the fluidic veins 1 in a solution that enters the veins through the fluidic accesses E and S.
  • This solution is an aqueous or alcoholic aqueous solution with basic or acidic pH .
  • the device is left in the solution for 1 hour and then it is washed with pure water and dried with nitrogen. Alternatively, a plasma 02 can be used.
  • the thus hydrated device is subjected to a silanization step.
  • the silanization step comprises immersing the device in a solution containing 10 mM photosensitive silane which penetrates and "lines" the interior of the channels through the fluidic ports.
  • the device is immersed in a solution containing trichlorethylene, and incubated for a period of 6 to 48 hours, on average of about 12 hours at room temperature. After washing in the silanization solvent (trichlorethylene for example), then ethanol, the device is dried under nitrogen.
  • the silanization solvent trichlorethylene for example
  • the silane covers all the surfaces of the device, unless protective zones are provided on these surfaces by means of a material preventing silanization.
  • the silane used is a photosensitive oxyamine silane whose synthesis and formulation is described below:
  • the silanized device is subjected to a photodeprotection step.
  • This photodeprotection step comprises contacting at least one surface of the device with an aqueous solution of 5% pyridine or an aqueous solution of 20 mM sodium hydroxide.
  • this solution is confined in the fluidic vein to prevent or limit its evaporation.
  • this confinement is obtained by closing the accesses E and S.
  • device is thus mounted on the tray of a microscope, equipped with a mercury lamp 100 having preferably a power of 100 W and an intensity of between 20 and 25 mW / cm 2 , preferably 24 mW / cm 2 .
  • the lamp 100 is intended to irradiate the silane layer and in particular that contained in the fluidic veins 1b.
  • the thickness of the wall comprising the silicon layer covering the fluidic vein is sufficiently thin (in this case between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm), and chosen judiciously to allow the transmission a portion of light ray so that sufficient insolation energy passes through this part of the wall.
  • the irradiation of the silane causes deprotection and activation of the function that this silane comprises, and which is intended to fix a probe 1 10 (see FIG. 14).
  • FIG. 2 illustrates the device of the invention during a sequential insolation.
  • the fluidic vein 1b where it is desired to graft the probes is sequentially insolated by a UV flash 100 which is emitted and whose beam passes freely through a mechanical opening 101 of adjustable width (diaphragm + shutter ).
  • Each flash occurs after moving the tray on which the device rests.
  • the size of the exposed spots 120 depends on the width of the mechanical opening, and is advantageously of the order 100 ⁇ m in diameter but can be reduced more if necessary. Spot size may vary from site to site, and if necessary will require adjusting the flash aperture.
  • FIG. 3 illustrates the device of the invention during a sequential insolation with a mask of opaque patterns 130.
  • These patterns are defined in a material that is opaque to the irradiation wavelengths of the silane.
  • This mask 30 locally covers the wall V having a thickness between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm, and comprising the silicon layer.
  • This mask 130 is structured by thin layer deposition techniques and chemical or dry etching. It is for example to have patterns of chrome, gold, or other material on the wall 1 '. The only condition is that the mask material is opaque to the irradiation wavelengths of the silane and that its thickness prevents any transmission of UV energy from silane deprotection.
  • This material can also take on functions of an electrical nature (for example, electrodes for DEP concentration, piezometallic detection electrodes, etc.).
  • an electrical nature for example, electrodes for DEP concentration, piezometallic detection electrodes, etc.
  • FIG. 4 illustrates a device according to the invention during a sequential insolation with a photolithography mask 140.
  • the sequential insolation can be done using the UV lamp 100 alone or by coupling this lamp and the microscope with the use of a quartz photolithography mask 140 covered with chrome patterns 141, of micron size (of the order of one micrometer or more) or even submicron, which thus filter the UV light.
  • the microscope is equipped with a mask holder that is affixed and aligned above the sample holder (taking up the same principle than that of photolithography in conventional microelectronics processes). Between each UV flash, the mask gate is moved in X, Y (in the manner of a "stepper" or photorepetitor) by a value that depends on the location of the sites to be insolated in the fluidic vein.
  • This latter method can be coupled to the use of opaque masks 130 structured on the device (FIG. 3) which have a smaller size or spacing than the patterns of the photolithography mask. Such a combination is shown in FIG.
  • the two advantages of such a combination are the use of lower resolution masks 130 which is less expensive and the reduction of the area covered by the opaque patterns. Indeed, in the case of sensors or part of the peripheral wall 5 can be vibrated (see Figures 10 to 14) the presence of said patterns can generate a degradation of the resonance frequency (and therefore a decrease in sensitivity) because they weigh down the wall. In addition, it allows to retain only the reasons fulfilling a function of electrical, mechanical, chemical, specific to the device.
  • the opaque layer when it is a metal (for example gold, AISi, chromium, nickel, tungsten, etc.) can serve as a piezometallic track to perform a piezometallic detection. associated with the gravimetric sensor, rather than a capacitive detection for example. In this case, it is necessary to structure a metal layer above the wall of the gravimetric sensor.
  • the insolation can be made simultaneously on the entire surface that is to be functionalized. This insolation is said in "full plate”.
  • the full plate insolation is made through a photolithography mask 140.
  • units 130 are deposited and structured in an opaque material with respect to the irradiation wavelengths of the silane.
  • This material (chromium, gold, or other material) is directly integrated on the device and locally covers the wall 1 'provided with the silicon layer 5a and having a thickness between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm. The entire plate is insolated at one time allowing the deprotection of silanes 120 which are not located below the opaque patterns deposited on the wall of the fluidic vein.
  • Full plate insolation enables the device to be insolated at one time, in order to radiate all the areas of interest collectively, and not to resort to multiple insolations of the silane, as is the case for sequential insolation. This process is therefore faster.
  • the device After UV irradiation, during the grafting step, the device is rinsed with water and is brought into contact with an aqueous solution containing the molecule to be grafted.
  • the methods of grafting by specific reaction are preferred, that is to say that the immobilization of the probe on the deprotected silanes implements a pair of chemical functions carried on the probe and the deprotected silane is fixed. on the surface of the fluidic vein.
  • This notion of a pair of chemical functions is based on the reactivity between a nucleophile and an electrophile, for example.
  • the grafting takes place only where the silane, covering the device, has been previously irradiated and thus deprotected.
  • the immobilization therefore establishes covalent type bonds between the deposited probe 10 (oligonucleotide sequence with associated chemical function) and the irradiated silane.
  • the grafting of oligonucleotides is carried out by immersion of the device in an oxidized periodate sodium solution containing the oligonucleotides to be fixed (comprising vicinal diol functions at the 3 'or 5' ends or comprising a 3 'ribose) at 20 ⁇ 15 minutes at room temperature. The device is then rinsed with water and then dried under a stream of nitrogen.
  • FIGS. 8 and 9 respectively illustrate a device according to the invention during the probe fixing step inside the fluidic vein after sequential insolation with a photolithography mask 140 (not shown) or after sequential insolation with the mask 130 of opaque patterns.
  • the method according to the invention comprises a subsequent step of hybridization.
  • the device is brought into contact with a solution containing the targets (for example complementary sequences of oligonucleotides) present in a concentration equivalent to 100 nM, labeled with a fluorophore Cy3®.
  • the immersion time of the device is one hour at 39 ° C.
  • the device is then rinsed in a buffer solution: 2X SSC (Sigma Aldrich).
  • This hybridization step is followed by a fluorescence read step.
  • a fluorescence read step For example, a GeneTAC TM LS IV brand scanner, genomic solutions (Cy3 emission wavelength: 570nm, Cy3 excitation wavelength: 550nm) can be used.
  • the liquid can penetrate freely in the fluidic veins through the fluidic accesses E and S.
  • a device may be a sensor for gravimetric detection.
  • a device is shown in FIGS. 10 and 11, and comprises a planar electromechanical oscillator 1 comprising a square bottom 1 and flanks 1c defining a through cavity 1b.
  • Oscillator 1 thus comprises a fluidic vein 1b.
  • an electrode 2a, 2b, 2c and 2d is disposed in the same plane as the oscillator.
  • the electrodes are opposite the sides of the oscillator, parallel to its bottom and substantially the same thickness.
  • the distance g must be as small as possible, its value being limited mainly by the resolution of the lithography tools as well as by the thickness TSQ of the plate 1 in which the oscillator 1 is etched (typically g is of the order of TSQ / 30 and greater than 100 nm).
  • the wall 1 d is shown the wall 1 d, opposite the bottom 1a.
  • the set of walls 1a, 1c and 1d constitute the peripheral wall 5 of the fluidic vein 1b.
  • the wall 1d comprises at least partially a silicon layer 5a, and has, at least locally, a thickness of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm.
  • the oscillator 1 is supported by support means over an opening 3a (see FIG. 12) so that it can vibrate, preferably at its resonant frequency (according to a lamé, or volumetric extension for example), substantially in its plane, by electrostatic coupling through the side electrodes.
  • the gravimetric detector according to the invention has a high coefficient of quality since the volume of displaced fluid is located inside the fluidic vein of the oscillator.
  • the device further comprises a fluid passage channel 4 arranged to be in fluid communication with the through cavity 1b of the oscillator 1.
  • the fluid enters the device through a fluidic inlet E, through the cavity 1b of the oscillator 1 and then out of the device by the fluidic outlet S.
  • the fluid analyzed by the device is sealed from the environment in which the oscillator is actuated and which is, preferably, a dry medium.
  • the planar electromechanical oscillator is in the form of a plate with a width L sq and a thickness T sq such that the ratio L sq / T sq of the width over the total thickness of the The oscillator is between 10 and 30, preferably 30. In this way, the plate exhibits a vibratory behavior different from a membrane.
  • the support means are distributed at the four vertices of the oscillator. They can be in the form of massive pieces such as blocks 6 and pairs of arms 7, as illustrated in FIG. 1. In this figure, it can be seen that the two pieces 6 and respectively the two pairs of arms 7 are in the extension of the diagonals of the oscillator 1. Said pairs of arms are machined so as to allow the circulation of fluid within the through cavity 1b passing through the oscillator 1.
  • the actuating means are implemented and arranged relative to the oscillator so that it can enter vibration in its plane, according to a specific vibration mode.
  • the oscillator may vibrate according to different modes, such as the Lamé mode, the volumetric expansion mode or, according to the so-called “wine glass” mode (particularly for a circular or annular oscillator).
  • the oscillator 1 can be vibrated, in its plane, by electrostatic coupling, via at least one of the four electrodes 2a to 2d, or, in a preferred embodiment, two adjacent electrodes.
  • actuation means may, however, be integrated on oscillator 1 by structuring, for example, a layer of piezoelectric nature (aluminum nitride or PZT for example) on the surface external of the upper wall 1d of the oscillator, it is possible to carry out a piezoelectric actuation.
  • a layer of piezoelectric nature aluminum nitride or PZT for example
  • the detection of vibration amplitudes of the oscillator can be done by capacitive coupling via at least one of the four electrodes 2a to 2d, or, in a preferred embodiment, two adjacent electrodes.
  • Other detection means may be envisaged, such as a piezoelectric, piezometallic or piezoresistive detection.
  • a substrate which may consist either of a layer of polysilicon deposited on a thermal oxide, or of an SOI (Silicon On Insulator) substrate. This latter substrate consists of two monocrystalline silicon layers between which is disposed a layer of silicon dioxide (SiO 2).
  • the realization of a gravimetric detection device comprises, in a general manner, the following steps:
  • a substrate suitable for the gravimetric detection envisaged comprising, at least partially, a layer of silicon
  • the embodiment of a through cavity in said oscillator such that the wall of the oscillator comprising at least partially the silicon layer has, at least locally, a thickness e of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm, the realization of a channel for the passage of the fluid, said channel being in fluid communication with said fluidic vein formed in the oscillator,
  • FIG. 12 An exemplary embodiment of a device is illustrated in section in Figure 12, in cross section.
  • the device comprises an oscillator 1 of total thickness T S Q, between two cavities 3a and 3b.
  • the cavity 3b is defined between the oscillator 1, a transparent cap 50 (preferably glass or Pyrex) or a cover support layer 60 (biocompatible polymer or highly resistive silicon).
  • the device may also comprise a layer 71 of metal to form electrodes (see Figure 14).
  • the portion of the wall 1a and / or 1d has at least locally a thickness e of between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm.
  • These walls comprise a silicon layer 5a issuing from the layer 21 (or 31: see FIG. 14) of the SOI substrate used during the manufacture of the device.
  • An example of manufacture is given in document FR 2 931 549.
  • the advantage of providing walls 1a and 1d having a thickness between 100 and 200 nm excluded, preferably between 160 and 180 nm lies in the possibility of functionalizing the inner face of the oscillator after the manufacture of the device, and not necessarily when of this manufacture as suggested in document FR 2 931 549.
  • the invention therefore makes it possible to propose silicon oscillators which can be further functionalized as required.
  • pillars may be arranged upstream and / or downstream of the cavity 1b machined in the oscillator (that is to say before and / or after the passage of the arms 7 indicated in FIG. 13). . Upstream of the oscillator, they can be used to capture molecules that are not of interest and that are brought by the fluidic inlet E. For this, the spacing between these pillars is adjusted so as to let flow from the input E to the output S the molecules of interest but not the other molecules. Placing pillars downstream of the oscillator makes it possible to reverse the flow direction of the fluid and thus to facilitate the use of the detection device according to the invention which does not depend on the flow direction of the fluid.
  • the pillars When the pillars are integrated in the oscillator, they serve to support and strengthen the wall 1d covering the cavity 1b formed within the oscillator. They are also used to increase the capture area available for grafting biological objects of interest, in order to increase capture probability and sensor sensitivity.
  • the pillars have a cross section of circular, elliptical or polygonal shape.
  • Figure 14 shows a device in longitudinal section, similar to Figure 12 and whose inner face of the cavity of the oscillator has been functionalized by the method according to the invention.
  • This device comprises, above the functionalized wall of the oscillator, a metal layer 71 serving as a mask during the functionalization, and advantageously to electrical functions, such as concentration by DEP (dielectrophoresis) or piezoelectric detection.
  • DEP dielectrophoresis

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Abstract

Le but de la présente invention est de fournir un procédé de fonctionnalisation de veines fluidiques (1b) dans un dispositif micromécanique dont les parois comprennent une couche opaque. A cette fin l'invention propose un procédé de fonctionnalisation d'un dispositif micromécanique muni d'une veine fluidique comprenant une paroi périphérique (5) présentant une surface externe (2) à la veine et une surface interne (3) délimitant un espace (1b) dans lequel est susceptible de circuler un fluide, la paroi périphérique comprenant au moins partiellement une couche de silicium (5a). Le procédé comprend les étapes suivantes : a) la mise à disposition d'un dispositif dont la paroi périphérique (5) comprend au moins partiellement une couche de silicium (5a) présentant, au moins localement, une épaisseur (e) comprise entre 100 et 200 nm exclu, avantageusement entre 160 et 180 nm, c) la silanisation d'au moins la surface interne de la veine fluidique, d) la photo déprotection localisée et sélective sur au moins la surface interne du dispositif silanisé par insolation de la paroi périphérique (5) là où elle présente une épaisseur (e) comprise entre 100 et 200 nm exclu, avantageusement entre 160 et 180 nm.

Description

PROCEDE DE FONCTIONNAUSATION DES VEINES FLUIDIQUES CONTENUES DANS UN DISPOSITIF MICROMECANIQUE, DISPOSITIF MICROMECANIQUE COMPRENANT DES VEINES FONCTIONNALISEES ET SON PROCEDE DE REALISATION.
La présente invention concerne un procédé de fonctionnalisation d'une ou plusieurs veines fluidiques recouvertes d'une paroi opaque, par exemple en silicium. Elle concerne également des dispositifs contenant des veines fluidiques susceptibles d'être fonctionnalisées ainsi que leur procédé de réalisation.
Dans la description ci-après on entend par « veine fluidique », toute structure tubulaire comprenant une paroi périphérique délimitant latéralement un espace où peut circuler un fluide, et comprenant une entrée et une sortie. La section transversale d'une veine fluidique peut être quelconque (circulaire, polygonal etc.) constant ou non le long de la veine. Un capillaire, un conduit, une canalisation sont autant de synonymes de la notion de veine fluidique utilisée dans l'invention.
La fonctionnalisation d'une surface est l'opération par laquelle on parvient à fixer une ou plusieurs molécule(s) d'intérêt sur une surface, de façon à ce qu'elle(s) y conserve(nt) tout ou partie de ses (leurs) propriétés. La fonctionnalisation d'une surface suppose donc que l'on dispose de la molécule d'intérêt et d'un procédé associé pour la fixer sur la surface. Plusieurs types de procédés de fonctionnalisation de surface sont connus de l'art antérieur. Traditionnellement, ils consistent à modifier la surface à fonctionnaliser par le biais de réactions chimiques visant à générer des fonctions susceptibles d'être réactives vis-à-vis d'une molécule sonde. Ladite molécule sonde étant alors utilisée pour capter une cible dont on cherche à détecter in fine la présence. Les principales difficultés rencontrées lors de ces fonctionnalisations de surface résident dans le choix des fonctions chimiques réactives susceptibles d'être mises en œuvre pour obtenir l'immobilisation de la sonde sur la surface d'un support. Par exemple, il convient de prendre en compte la nature chimique de la surface du support.
Dans le cas de substrat en silicium, les molécules de types silanes sont largement utilisées. On emploie alors une molécule présentant une fonction silane susceptible de réagir avec le support en silicium via les silanols de surface et une fonction réactive masquée ou non vis-à-vis d'une molécule sonde, éventuellement chimiquement modifiée. Une fois le silane fixé en surface du support, la molécule sonde est positionnée sur la molécule silane via l'emploi de fonctions réactives complémentaires. Pour délimiter sur un support, en silicium par exemple, les zones qui devront subir une fonctionnalisation, on utilise classiquement des techniques de réactions localisées par automate (ou « spotting » en anglais) permettant de localiser précisément l'éjection du silane et par conséquent, de définir des zones successives et isolées fonctionnalisées par des silanes de natures différentes.
Néanmoins, cette technique ne peut être envisagée dans le cas où la surface du support est rendue inaccessible au spotting. En particulier, dans le cas où l'on cherche à discrétiser les zones d'une surface située sur la face interne d'une cavité fermée.
Dans cette hypothèse, il peut être prévu, par exemple, de modifier localement la mouillabilité de la surface du support préalablement à sa mise en place dans un dispositif plus complexe pour ultérieurement guider préférentiellement les réactifs au nombre desquels les silanes vers les zones de mouillabilité modifiées. Egalement, on peut modifier la surface du support via l'introduction de plots métalliques électriquement connectés et pouvant servir à de l'électrogreffage.
Cependant, les techniques précitées nécessitent des modifications conséquentes de la structure de la surface, ajoutant à la complexité de la réalisation de dispositifs micromécaniques suffisamment complexes par ailleurs.
Il existe également des silanes disposant d'une fonction masquée par un groupement photolabile. Après fixation sur la surface d'un support, lesdits silanes sont déprotégés pour libérer une fonction elle-même réactive vis-à-vis d'une fonction complémentaire portée par une molécule sonde. Par l'emploi d'une insolation sélective, la photo déprotection peut-être localisée et permettre de différencier des zones en surface du support.
De l'emploi de ce type de silane, on comprend la nécessité de rendre la surface accessible aux conditions d'insolation, ce qui pose, par conséquent, un problème lorsque la surface à fonctionnaliser sélectivement fait partie d'une cavité close dont les parois sont opaques, par exemple en silicium ou en un autre matériau opaque.
Les plupart de procédés de fonctionnalisation par la voie photochimique connus s'appliquent à la fonctionnalisation d'une surface plane, directement éclairée pour la réaction photochimique. Puisque l'éclairage de la surface est direct, la nature du support n'intervient que sur la réaction chimique elle- même, et non sur la possibilité de l'activer par un éclairage. Les supports utilisés peuvent donc être en plastique, en verre, en silicium, ou tout autre matériau opaque. La fonctionnalisation de l'intérieur d'une cavité close (telle qu'une veine fluidique), ou de supports tubulaires sous forme de capillaires ou de canaux, nécessite obligatoirement l'utilisation d'un matériau transparent à l'éclairage. En effet, pour éclairer la surface interne des veines fluidiques, il faut que la lumière traverse la paroi, ce qui constitue un éclairage indirect de la surface.
Un procédé de fonctionnalisation des substrats ayant, entre autre, la forme de capillaire, a été décrit dans le document WO 2006/024722. La fonctionnalisation des capillaires a été réalisée en déprotégeant des fonctions réactives d'un composé par l'insolation à l'aide d'une lampe ultraviolette, puis la mise en contact de la surface des capillaires activée avec une solution des molécules biologiques d'intérêt. Les capillaires ainsi activés sont obligatoirement en verre et sont transparents à la lumière UV.
En résumé, les techniques de fonctionnalisation standard ne peuvent donc pas être envisagées pour greffer de manière locale une molécule d'intérêt (par exemple une sonde) à l'intérieur d'une cavité close, et en particulier à l'intérieur d'une veine fluidique recouverte d'une couche de silicium ou d'autres matériaux opaques, telle qu'on peut en rencontrer dans des dispositifs micromécaniques. De tels dispositifs sont connus par exemple du document FR 2 931 549. II existe donc un besoin de proposer un procédé efficace permettant la fonctionnalisation d'une veine fluidique ou d'un canal ayant des parois comprenant au moins une couche opaque, c'est-à-dire dans la présente invention, non transparente à la lumière de photodéprotection (généralement la lumière ultraviolette) pouvant être contenus ou non dans un dispositif tel que celui décrit dans la demande FR 2 931 549.
Le but de la présente invention est donc de fournir un procédé de fonctionnalisation des veines fluidiques dont les parois comprennent une couche opaque.
L'invention a donc pour objet un procédé de fonctionnalisation d'un dispositif micro mécanique muni d'une veine fluidique comprenant une paroi périphérique présentant une surface externe à la veine et une surface interne délimitant un espace dans lequel est susceptible de circuler un fluide, la paroi périphérique comprenant au moins partiellement une couche de silicium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) la mise à disposition d'un dispositif dont la paroi périphérique comprend au moins partiellement une couche de silicium présentant, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, avantageusement entre 160 et 180 nm,
c) la silanisation d'au moins la surface interne de la veine fluidique, d) la photodéprotection localisée et sélective sur au moins la surface interne du dispositif silanisé par insolation de la paroi périphérique là où elle présente une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, avantageusement entre 60 et 180 nm. Par convention, les étapes sont réalisées par ordre alphabétique.
Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape b) d'hydratation d'au moins la surface interne de la veine fluidique. Avantageusement, le dispositif est un dispositif micromécanique, comme par exemple un résonateur utilisé comme capteur gravimétrique.
Selon des caractéristiques particulières du procédé de l'invention, avant l'étape de silanisation, la surface interne de la veine fluidique est hydratée. L'étape d'hydratation peut comprendre l'immersion du dispositif dans une solution à base d'alcool et d'hydroxyde de métal ou une solution acide alcoolique.
Selon un autre développement de l'invention, avant la silanisation, la surface interne de la veine fluidique est traitée par un plasma oxygène. Selon une particularité de l'invention, l'étape de silanisation peut comprendre l'immersion du dispositif dans une solution contenant des silanes photosensibles. Le silane utilisé à l'étape de silanisation peut être un silane oxyamine photosensible.
Selon l'invention, on entend par silane photosensible, une molécule de type silane comprenant un groupement silanisé apte à réagir avec une surface de type silicium et un groupement photolabile protecteur d'une fonction réactive en vue du greffage d'une molécule sonde.
Selon d'autres caractéristiques particulières du procédé de l'invention :
- l'insolation peut être réalisée par une lampe à lumière UV. De préférence, cette lampe possède une puissance de 100W et une intensité de 20 à 25 mW/cm2, de préférence de l'ordre de 24 mW/cm2 ;
- l'insolation peut être effectuée de manière séquentielle ou simultanée;
- la durée d'insolation est généralement comprise entre 5 et 30 secondes ;
- l'insolation séquentielle peut être réalisée avec un rayon de lumière UV qui passe à travers une ouverture mécanique de largeur ajustable ;
- l'insolation séquentielle ou simultanée peut être réalisée sur un dispositif recouvert d'une couche de motifs opaques aux longueurs d'ondes d'irradiation du silane ;
- l'insolation séquentielle ou simultanée peut être réalisée en utilisant un masque de photolithographie en quartz comprenant des motifs microniques capables de filtrer la lumière UV ;
- l'insolation séquentielle ou simultanée peut être réalisée en utilisant un masque de photolithographie combiné avec un masquage de motifs opaques ;
- l'insolation peut être réalisée de manière simultanée en pleine plaque à travers un masque de photolithographie ou à travers des motifs opaques. Selon un autre mode de réalisation, le procédé de la présente invention peut comprendre en outre une étape de greffage d'au moins une molécule sur les silanes fixes sur au moins une surface d'une veine fluidique par la mise en œuvre d'un couple de fonctions chimiques portées par la molécule à greffer et les silanes. En d'autres termes, le silane déprotégé est susceptible de réagir avec une molécule sonde chimiquement modifiée ou non pour immobiliser ladite molécule sonde sur la surface interne de la veine fluidique.
Selon encore d'autres caractéristiques du procédé de l'invention :
- les molécules à greffer peuvent être des macromolécules, choisies parmi des acides nucléiques, des lipides et/ou des protéines ;
- les molécules à greffer peuvent être des sondes de type oligonucléotide.
Selon encore un autre mode de réalisation, le procédé de la présente invention peut comprendre en outre une étape d'hybridation, suivie d'une étape de lecture en fluorescence. Selon encore un autre mode de réalisation, le procédé de la présente invention peut comprendre en outre une étape d'hybridation, suivie d'une étape de détection et/ou caractérisation de l'hybridation. En particulier, cette étape de détection peut se faire grâce à des moyens électriques. La présente invention a également pour but de mettre à disposition un dispositif micromécanique contenant des veines fluidiques dont la paroi comprend, au moins partiellement, une couche de matériaux opaque et qui est susceptible d'être fonctionnalisé par le procédé de l'invention. Un autre objet de la présente invention est donc, la mise à disposition d'un dispositif micromécanique susceptible d'être fonctionnalisé par le procédé de l'invention, le dispositif étant muni d'une veine fluidique comprenant une paroi périphérique présentant une surface externe à la veine et une surface interne délimitant un espace dans lequel est susceptible de circuler un fluide, la paroi périphérique comprenant au moins partiellement une couche de silicium, le dispositif présentant, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm, et la surface interne étant silanisée.
Selon d'autres caractéristiques du dispositif :
- la surface interne silanisée peut être au moins localement déprotégée là où l'épaisseur de la paroi est comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm ;
- la surface interne silanisée localement déprotégée peut comprendre des molécules greffées ;
- les molécules greffées peuvent être des sondes. Par sonde, on entend des molécules aptes à la détection de cibles spécifiques.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de la présente invention peut être un dispositif pour la détection gravimétrique de particules en milieu fluide, comprenant un oscillateur électromécanique plan, des moyens de support de l'oscillateur et des moyens d'actionnement dudit oscillateur, lesdits moyens étant agencés pour assurer la vibration de l'oscillateur, ledit dispositif comportant en outre un canal pour le passage du fluide, l'oscillateur électromécanique comprenant une veine fluidique traversante en communication fluidique amont et aval avec ledit canal, la veine présentant une surface interne délimitant un espace dans lequel est susceptible de circuler un fluide, et étant délimitée au moins partiellement par une paroi périphérique comprenant une couche de silicium présentant, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm, la surface interne étant silanisée.
Selon des caractéristiques particulières du dispositif :
- la surface interne silanisée peut être au moins localement déprotégée là où l'épaisseur de la paroi est comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm ; - la surface interne silanisée localement déprotégée peut comprendre des molécules greffées par mise en contact desdites molécules avec la fonction photodéprotégée du silane;
- les molécules greffées peuvent être des sondes ;
- l'oscillateur électromécanique peut présenter une forme prise parmi un disque, un anneau et un polygone, de préférence un carré ;
- l'oscillateur peut être de forme carrée et présente une largeur et une épaisseur telles que le rapport de la largeur sur l'épaisseur est compris entre 10 et 30, de préférence 10 ;
- l'oscillateur électromécanique peut être obtenu à partir d'une couche de substrat en matériau polycristallin ;
- l'oscillateur électromécanique peut être obtenu préférentiellement à partir d'un substrat en matériau monocristallin ;
- le substrat peut être à base de silicium ;
- l'oscillateur électromécanique peut comporter ou être obtenu à partir de métaux déposés par procédé PVD (dépôt en phase vapeur), évaporation ou croissance électrolytique ;
- la veine fluidique traversante de l'oscillateur et/ou le canal contient des piliers dont la section transversale est de forme prise parmi un cercle, une ellipse, et un polygone.
- La paroi périphérique comprenant la couche de silicium peut comporter un matériau métallique en vue d'une détection par transduction (piezométallique, capacitive, thermoélastique), éventuellement sous forme de piste. Avantageusement, ledit matériau métallique peut avoir une fonction de masque pour la photodéprotection et une fonction de détection dans le cadre de l'invention.
La présente invention se rapporte également à un procédé de réalisation d'un dispositif selon l'invention, comprenant les étapes suivantes :
- la sélection d'un substrat approprié à la détection gravimétrique envisagée, comprenant, au moins partiellement une couche de silicium, - la réalisation à partir dudit substrat d'un oscillateur électromécanique plan et comprenant au moins partiellement la couche de silicium,
- la réalisation d'une veine fluidique dans ledit oscillateur, de telle sorte que la paroi comprenant au moins partiellement la couche de silicium présente, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm,
- la réalisation d'un canal pour le passage du fluide, ledit canal étant en communication fluidique avec ladite veine fluidique ménagée dans l'oscillateur,
- la silanisation d'au moins la surface interne de la veine fluidique.
La présente invention se rapporte également à l'utilisation d'un procédé de fonctionnalisation par photochimie avec un dispositif muni d'au moins une veine fluidique présentant une paroi au moins partiellement opaque aux longueurs d'ondes utilisées par l'insolation pour activer la réaction photochimique, dans laquelle le dispositif est muni d'une veine fluidique dont une paroi périphérique comprend au moins partiellement une couche de silicium présentant, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm.
D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après faite en référence aux figures qui représentent, respectivement :
- la figure 1 , une vue schématique en coupe d'une partie d'un dispositif comprenant une veine fluidique susceptible d'être fonctionnalisée selon le procédé de l'invention ;
- la figure 2, une vue schématique en coupe (figure 2b) et vue de dessus (figure 2a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors d'une insolation séquentielle;
- la figure 3, une vue schématique en coupe (figure 3b) et vue de dessus (figure 3a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors d'une insolation séquentielle avec un masque de motifs opaques ; - la figure 4, une vue schématique en coupe (figure 4b) et vue de dessus (figure 4a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors d'une insolation séquentielle avec un masque de photolithographie ;
- les figures 5, une vue schématique en coupe (figure 5b) et vue de dessus (figure 5a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors d'une insolation séquentielle avec un masque de photolithographie combiné avec le masque de motifs opaques ;
- la figure 6, une vue schématique en coupe (figure 6b) et vue de dessus (figure 6a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors d'une insolation de manière simultanée en pleine plaque avec un masque de photolithographie ;
- la figure 7, une vue schématique en coupe (figure 7b) et vue de dessus (figure 7a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors d'une insolation de manière simultanée en pleine plaque avec un masque de motifs opaques ;
- la figure 8, une vue schématique en coupe (figure 8b) et vue de dessus (figure 8a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors de l'étape de fixation de sonde après une insolation séquentielle;
- la figure 9, une vue schématique en coupe (figure 9b) et vue de dessus (figure 9a) d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 lors de l'étape de fixation de sonde après une insolation séquentielle avec le masque de motifs opaques ;
- la figure 10, une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'un dispositif fonctionnalisable selon le procédé de l'invention ;
- la figure 11 , une vue schématique en perspective montrant l'intérieur de la veine fluidique du dispositif de la figure 10
- la figure 12, une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
- la figure 13, une vue schématique en perspective d'un dispositif semblable à celui des figures 10 et 11 ; - la figure 14, une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention comprenant une couche métallique structurée sur la couche en silicium de la veine fluidique. Le procédé de fonctionnalisation selon l'invention est utile pour la fonctionnalisation d'un dispositif micromécanique comme celui présenté sur la figure 1 . Ce dispositif est muni d'au moins une veine fluidique 1 b comprenant une paroi périphérique 5 présentant une surface externe 2 à la veine et une surface interne 3 délimitant un espace dans lequel est susceptible de circuler un fluide. La paroi périphérique 5 comprend, au moins partiellement, une couche de silicium 5a, présentant, au moins localement, une épaisseur e comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm.
Le procédé de fonctionnalisation selon l'invention comprend une première étape de mise à disposition d'un dispositif tel que présenté sur la figure 1 , suivi d'une étape d'hydratation d'au moins une surface de la veine fluidique du dispositif.
L'étape d'hydratation comprend l'immersion du dispositif muni des veines fluidiques 1 dans une solution qui pénètre dans les veines par le biais des accès fluidiques E et S. Cette solution est une solution aqueuse ou alcoolo- aqueuse à PH basique ou acide. Parmi elles, on peut citer la solution à base d'éthanol et de l'hydroxyde de sodium (1 g NaOH, 4 mL H20, 3 mL EtOH). Le dispositif est laissé dans la solution pendant 1 heure et ensuite, il est lavé à l'eau pure, et séché à l'azote. Alternativement, on peut employer un plasma 02.
Le dispositif ainsi hydraté est soumis à une étape de silanisation. L'étape de silanisation comprend l'immersion du dispositif dans une solution contenant 10 mM de silane photosensible qui pénètre et « tapisse » l'intérieur des canaux par le biais des accès fluidiques. Le dispositif est immergé dans une solution contenant du trichloréthylène, et incubé pendant une durée de 6 à 48 heures, en moyenne de l'ordre de 12 heures à température ambiante. Après un lavage dans le solvant de silanisation (trichloréthylène par exemple), puis l'éthanol, le dispositif est séché sous azote.
A ce stade, le silane recouvre toutes les surfaces du dispositif, à moins que des zones de protection soient ménagées sur ces surfaces au moyen d'un matériau empêchant la silanisation. Le silane utilisé est un silane oxyamine photosensible dont la synthèse et formulation est décrite ci-dessous :
Silane oxyamine photosensible Bien entendu, l'homme du métier sera en mesure d'utiliser n'importe quel silane oxyamine photosensible tel que décrit par exemple dans le document WO2006/024722 dont le contenu est intégré par référence.
Par la suite, le dispositif silanisé est soumis à une étape de photo- déprotection.
Cette étape de photodéprotection comprend la mise en contact d'au moins une surface du dispositif avec une solution aqueuse de pyridine à 5% ou une solution aqueuse de soude à 20 mM. De préférence, cette solution est confinée dans la veine fluidique pour empêcher ou limiter son évaporation. Par exemple, ce confinement est obtenu en obturant les accès E et S. Le dispositif est ainsi monté sur le plateau d'un microscope, équipé d'une lampe à mercure 100 ayant, de préférence, une puissance de 100 W et une intensité comprise entre 20 et 25 mW/cm2, de préférence 24 mW/cm2. La lampe 100 a pour but d'irradier la couche de silane et notamment celle contenue dans les veines fluidiques 1 b. A ce titre, l'épaisseur de la paroi comprenant la couche en silicium recouvrant la veine fluidique est suffisamment fine (en l'occurrence entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm), et choisie judicieusement pour permettre la transmission d'une partie de rayon lumineux pour qu'une énergie suffisante d'insolation traverse cette partie de la paroi.
L'irradiation du silane entraîne la déprotection et l'activation de la fonction que ce silane comporte, et qui est destinée à fixer une sonde 1 10 (voir figure 14).
Plusieurs manières d'insolation sont possibles ainsi que la taille désirée des zones actives 120 (zones où seront immobilisées les sondes), le nombre de sites à insoler, la précision de localisation de ces mêmes sites par rapport à la géométrie des veines.
Les méthodes d'insolation utilisées dans le procédé de fonctionnalisation selon la présente invention sont choisies parmi l'insolation séquentielle et l'insolation simultanée en pleine plaque. La figure 2 illustre le dispositif de l'invention lors d'une insolation séquentielle. Lors de cette insolation, la veine fluidique 1 b où l'on souhaite greffer les sondes est insolée de manière séquentielle par un flash UV 100 qui est émis et dont le faisceau passe librement à travers une ouverture mécanique 101 de largeur ajustable (diaphragme + obturateur). Chaque flash intervient après le déplacement du plateau sur lequel repose le dispositif. La taille des spots insolés 120 dépend de la largeur de l'ouverture mécanique, et est avantageusement de l'ordre 100pm de diamètre mais peut être réduite davantage si nécessaire. La taille des spots peut varier d'un site à l'autre, et le cas échéant nécessitera l'ajustement de l'ouverture du diaphragme du flash.
La figure 3 illustre le dispositif de l'invention lors d'une insolation séquentielle avec un masque de motifs opaques 130. Ces motifs sont définis dans un matériau opaque aux longueurs d'onde d'irradiation du silane. Ce masque 30 recouvre localement la paroi V ayant une épaisseur entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm, et comprenant la couche de silicium. Ce masque 130 est structuré par des techniques de dépôt en couche mince et gravure chimique ou sèche. Il s'agit par exemple de disposer des motifs en chrome, or, ou autre matériau sur la paroi 1 '. La seule condition est que le matériau de masque soit opaque aux longueurs d'onde d'irradiation du silane et que son épaisseur empêche toute transmission d'énergie UV de déprotection des silanes. Ce matériau peut également revêtir des fonctions de nature électrique (par exemple, électrodes pour la concentration par DEP, électrodes de détection piézométallique, etc.). Dans le cas de l'utilisation d'un matériau formant un masque de nature métallique, il est souhaitable de réaliser le dépôt métallique sur une surface de silicium passivé avec un isolant par exemple de la silice obtenue par oxydation thermique.
D'autre part, ce masque 130 d'un matériau opaque peut, dans une version préférentielle, disposer de propriétés de surface chimiques qui empêchent la silanisation locale. La figure 4 illustre un dispositif selon l'invention lors d'une insolation séquentielle avec un masque de photolithographie 140. L'insolation séquentielle peut se faire à l'aide de la lampe UV 100 seule ou en couplant cette lampe et le microscope avec l'utilisation d'un masque de photolithographie 140 en quartz recouvert de motifs en chrome 141 , de taille micronique (de l'ordre du micromètre ou plus) voire submicronique, qui filtrent ainsi la lumière UV. Le microscope est équipé d'une porte masque que l'on appose et aligne au dessus du support de l'échantillon (reprenant le même principe que celui de la photolithographie dans les procédés classiques en microélectronique). Entre chaque flash UV, le porte masque est déplacé en X, Y (à la manière d'un « Stepper » ou photorépéteur) d'une valeur qui dépend de l'emplacement des sites à insoler dans la veine fluidique.
On peut coupler cette dernière méthode à l'utilisation de masques 130 opaques structurés sur le dispositif (figure 3) qui présenteraient une taille ou un espacement plus petit que les motifs du masque de photolithographie. Une telle combinaison est présentée sur la figure 5.
Les deux avantages d'une telle combinaison sont l'utilisation de masques 130 de faible résolution qui est moins coûteuse et la diminution de la surface recouverte par les motifs opaques. En effet, dans le cas des capteurs ou une partie de la paroi périphérique 5 peut être mise en vibration (voir figures 10 à 14) la présence desdits motifs peut générer une dégradation de la fréquence de résonance (et donc une baisse de la sensibilité) car ils alourdissent la paroi. En outre, cela permet de ne retenir que les motifs remplissant une fonction de nature électrique, mécanique, chimique, propre au dispositif. Par exemple, la couche opaque, lorsqu'il s'agit d'un métal (par exemple de l'Or, de l'AISi, du Chrome, Nickel, Tungstène...) peut servir de piste piézométallique pour réaliser une détection piézométallique associée au capteur gravimétrique, plutôt qu'une détection capacitive par exemple. Dans ce cas, il est nécessaire de structurer une couche métallique au dessus de la paroi du capteur gravimétrique.
Comme cela est présenté sur la figure 6, l'insolation peut être faite de manière simultanée sur toute la surface que l'on souhaite fonctionnaliser. Cette insolation est dite en « pleine plaque ». L'insolation pleine plaque est faite à travers un masque de photolithographie 140. Pour cette technique il s'agit d'insoler un nombre de sites en une seule fois, à travers un masque de photolithographie aligné par rapport à la position de la veine 1 b et des motifs 120 que celui-ci doit comporter. En reprenant le procédé précité, dans un mode de réalisation préférentiel illustré sur la figure 7, on dépose et on structure des motifs 130 dans un matériau opaque à l'égard des longueurs d'onde d'irradiation du silane. Ce matériau (chrome, or, ou autre matériau) étant directement intégré sur le dispositif et recouvre localement la paroi 1 ' munie de la couche de silicium 5a et ayant une épaisseur entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm. L'ensemble de la plaque est insolé en une seule fois permettant la déprotection des silanes 120 qui ne sont pas situés en dessous des motifs opaques déposés sur la paroi de la veine fluidique.
L'insolation pleine plaque permet d'insoler le dispositif en une seule fois, afin d'irradier l'ensemble des zones d'intérêt de manière collective, et de ne pas recourir à des insolations multiples du silane, comme c'est le cas pour l'insolation séquentielle. Ce procédé est donc plus rapide.
Après l'insolation UV, durant l'étape de greffage, le dispositif est rincé à l'eau est mis en contact avec une solution aqueuse contenant la molécule à greffer. On privilégie les méthodes de greffage par réaction spécifique, c'est-à-dire que l'immobilisation de la sonde 1 10 sur les silanes déprotégés met en uvre un couple de fonctions chimiques portées sur la sonde 1 10 et le silane déprotégé est fixé sur la surface de la veine fluidique. Cette notion de couple de fonctions chimiques s'appuie sur la réactivité entre un nucléophile et un électrophile par exemple. Le greffage a lieu uniquement aux endroits où le silane, recouvrant le dispositif, a été préalablement irradié donc déprotégé. Dans le cas d'un modèle de reconnaissance biologique du type hybridation, l'immobilisation établit, par conséquent, des liaisons de type covalent entre la sonde 1 10 déposée (séquence d'oligonucléotides avec fonction chimique associée) et le silane irradié. Le greffage d'oligonucléotides s'effectue par immersion du dispositif dans une solution de sodium périodate oxydée contenant les oligonucléotides à fixer (comportant des fonctions diols vicinaux aux extrémités 3' ou 5' ou comportant un ribose en 3') à 20 μΜ, pendant 15 minutes à température ambiante. Le dispositif est ensuite rincé à l'eau puis séché sous flux d'azote.
Les figures 8 et 9 illustrent respectivement un dispositif selon l'invention lors de l'étape de fixation de sonde à l'intérieur de la veine fluidique après une insolation séquentielle avec un masque de photolithographie 140 (non représenté) ou après une insolation séquentielle avec le masque 130 de motifs opaques. Après l'étape de fixation des sondes d'oligonucléotides, le procédé selon l'invention comprend une étape ultérieure d'hybridation.
Lors de cette étape, le dispositif est mis en contact avec une solution contenant les cibles (par exemple des séquences complémentaires d'oligonucléotides) présentes en une concentration équivalente à 100 nM, marquées à l'aide d'un fluorophore Cy3®. Le temps d'immersion du dispositif est d'une heure à 39°C. Le dispositif est ensuite rincé dans une solution tampon : 2X SSC (Sigma Aldrich).
Cette étape d'hybridation est suivie par une étape de lecture en fluorescence. Par exemple, on peut utiliser un scanner de marque GeneTAC™LS IV, solutions génomiques (longueur d'onde d'émission Cy3: 570nm ; longueur d'onde d'excitation Cy3: 550nm).
Il est important de préciser que pour toutes les étapes d'immersion du dispositif, le liquide peut pénétrer librement dans les veines fluidiques par le biais des accès fluidiques E et S.
Un dispositif selon l'invention peut être un capteur permettant une détection gravimétrique. Un tel dispositif est représenté en figure 10 et 1 1 , et comprend un oscillateur électromécanique plan 1 comportant un fond 1 a carré et des flancs 1 c définissant une cavité traversante 1 b. L'oscillateur 1 comprend donc une veine fluidique 1 b. En regard de chacun des flancs, et à une distance g déterminé, une électrode 2a, 2b, 2c et 2d est disposée dans le même plan que l'oscillateur. Dans l'ensemble de la demande, on entend par une disposition dans le même plan, le fait que les électrodes sont en regard des flancs de l'oscillateur, parallèles à son fond et sensiblement de même épaisseur. D'autre part, la distance g doit être aussi petite que possible, sa valeur étant limitée principalement par la résolution des outils de lithographie ainsi que par l'épaisseur TSQ de la plaque 1 dans laquelle est gravé l'oscillateur 1 (typiquement g est de l'ordre de TSQ/30 et supérieur à 100nm). En référence à la figure 12, est illustrée la paroi 1 d, opposée au fond 1a. L'ensemble des parois 1 a, 1 c et 1d constituent la paroi périphérique 5 de la veine fluidique 1 b. La paroi 1d comprend au moins partiellement une couche de silicium 5a, et présente, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, avantageusement entre 160 et 180 nm.
En outre, l'oscillateur 1 est supporté par des moyens de support au-dessus d'une ouverture 3a (voir figure 12) de telle sorte qu'il puisse entrer en vibration, de préférence à sa fréquence de résonance (selon un mode de lamé, ou d'extension volumique par exemple), sensiblement dans son plan, par couplage électrostatique par l'intermédiaire des électrodes latérales. Ce faisant, le détecteur gravimétrique selon l'invention présente un coefficient de qualité élevé puisque le volume de fluide déplacé est localisé à l'intérieur de la veine fluidique de l'oscillateur. Le dispositif comporte en outre, un canal 4 de passage d'un fluide agencé pour être en communication fluidique avec la cavité traversante 1 b de l'oscillateur 1. Ainsi, comme illustré par la flèche F en figure 10, le fluide entre dans le dispositif par une entrée fluidique E, traverse la cavité 1 b de l'oscillateur 1 puis ressort du dispositif par la sortie fluidique S. Ainsi, le fluide analysé par le dispositif est isolé de manière étanche de l'environnement dans lequel l'oscillateur est actionné et qui est, préférentiellement, un milieu sec. Selon un mode préféré de réalisation, l'oscillateur électromécanique plan se présente sous la forme d'une plaque avec une largeur Lsq et une épaisseur Tsq telle que le rapport Lsq / Tsq de la largeur sur l'épaisseur totale de l'oscillateur est compris entre 10 et 30, de préférence 30. De cette manière, la plaque présente un comportement vibratoire différent d'une membrane.
Dans un mode préféré de réalisation, les moyens de support sont répartis aux quatre sommets de l'oscillateur. Ils peuvent se présenter sous la forme de pièces massives telles que des pavés 6 et des paires de bras 7, comme illustré sur la figure 1 1. Sur cette figure, on voit que les deux pièces 6 et respectivement les deux paires de bras 7 sont dans le prolongement des diagonales de l'oscillateur 1 . Lesdites paires de bras sont usinées de sorte à permettre la circulation de fluide au sein de la cavité traversante 1 b traversant l'oscillateur 1 . Les moyens d'actionnement sont mis en œuvre et agencés par rapport à l'oscillateur pour que celui-ci puisse entrer en vibration, dans son plan, selon un mode de vibration déterminé. Selon la manière dont sont activés les moyens d'actionnement, l'oscillateur peut vibrer selon différents modes, tels que le mode de Lamé, le mode d'extension volumique ou, selon le mode dit « du verre à vin » (en particulier pour un oscillateur circulaire ou annulaire). L'oscillateur 1 peut être mis en vibration, dans son plan, par couplage électrostatique, par l'intermédiaire d'au moins une des quatre électrodes 2a à 2d, ou, dans un mode préféré, de deux électrodes adjacentes. D'autres moyens d'actionnement peuvent cependant êtres intégrés sur l'oscillateur 1 en structurant par exemple une couche de nature piézoélectrique (Nitrure d'aluminium ou PZT par exemple) sur la surface externe de la paroi supérieure 1d de l'oscillateur, on peut réaliser un actionnement piézoélectrique.
De la même façon, la détection des amplitudes de vibration de l'oscillateur peut se faire par couplage capacitif par l'intermédiaire d'au moins une des quatre électrodes 2a à 2d, ou, dans un mode préféré, de deux électrodes adjacentes. D'autres moyens de détection peuvent être envisagés tels qu'une détection piézoélectrique, piézométallique ou piézorésistive. Afin de miniaturiser les différents éléments du dispositif de détection gravimétrique, il est souhaitable de les réaliser à l'aide de techniques de micro ou nanostructuration d'un substrat pouvant être constitué soit d'une couche de polysilicium déposé sur un oxyde thermique, soit d'un substrat de SOI (Silicon On Insulator). Ce dernier substrat est constitué de deux couches de silicium monocristallin entre lesquelles est disposée une couche de dioxyde de silicium (S1O2).
L'un des avantages de cette technologie repose sur la plus faible sujétion aux mécanismes de dissipation mécanique que celle des matériaux polycristallins (par exemple le polysilicum) dans lesquels sont souvent observés des phénomènes de relaxation des joints de grain.
La réalisation d'un dispositif de détection gravimétrique selon l'invention comprend, d'une manière générale, les étapes suivantes :
- la sélection d'un substrat approprié à la détection gravimétrique envisagée, comprenant, au moins partiellement une couche de silicium,
- la réalisation à partir dudit substrat d'un oscillateur électromécanique plan, et comprenant au moins partiellement une couche de silicium,
- la réalisation d'une cavité traversante dans ledit oscillateur, de telle sorte que la paroi de l'oscillateur comprenant au moins partiellement la couche de silicium présente, au moins localement, une épaisseur e comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm, - la réalisation d'un canal pour le passage du fluide, ledit canal étant en communication fluidique avec ladite veine fluidique ménagée dans l'oscillateur,
- la silanisation d'au moins la surface interne de la veine fluidique.
Un exemple de réalisation d'un dispositif est illustré en coupe à la figure 12, en coupe transversale.
Le dispositif comprend un oscillateur 1 d'épaisseur totale TSQ, entre deux cavités 3a et 3b. La cavité 3b est définie entre l'oscillateur 1 , un capot 50 transparent, (de préférence, en verre ou en Pyrex) ou une couche 60 de support du capot (en polymère biocompatible ou en silicium hautement résistif). Le dispositif peut comprendre également une couche 71 en métal pour constituer des électrodes (voir figure 14). La partie de la paroi 1a et/ou 1d présente au moins localement une épaisseur e comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm. Ces parois comprennent une couche 5a en silicium issue de la couche 21 (ou 31 : voir figure 14) du substrat SOI utilisé lors de la fabrication du dispositif. Un exemple de fabrication est donné dans le document FR 2 931 549.
L'intérêt de prévoir des parois 1a et 1d ayant une épaisseur entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm réside dans la possibilité de fonctionnaliser la face intérieure de l'oscillateur après la fabrication du dispositif, et pas obligatoirement lors de cette fabrication comme suggérée dans le document FR 2 931 549. L'invention permet donc de proposer des oscillateurs en silicium pouvant être fonctionnalisés ultérieurement selon les besoins.
Comme illustré en figure 13, des piliers peuvent être disposés en amont et/ou en aval de la cavité 1b usinée dans l'oscillateur (c'est-à-dire avant et/ou après le passage des bras 7 indiqués en figure 13). En amont de l'oscillateur, ils peuvent servir à capturer les molécules qui ne sont pas d'intérêt et qui sont amenées par l'entrée fluidique E. Pour cela, l'espacement entre ces piliers est ajusté de sorte à laisser circuler de l'entrée E à la sortie S les molécules d'intérêt mais pas les autres molécules. Disposer des piliers en aval de l'oscillateur permet d'intervertir le sens de circulation du fluide et, ainsi de faciliter l'utilisation du dispositif de détection selon l'invention qui ne dépend pas du sens d'écoulement du fluide.
Lorsque les piliers sont intégrés dans l'oscillateur, ils servent à supporter et à renforcer la paroi 1d recouvrant la cavité 1b ménagée au sein de l'oscillateur. Ils servent également à augmenter l'aire de capture disponible pour le greffage des objets biologiques d'intérêt, afin d'accroître la probabilité de capture et la sensibilité du capteur. Les piliers ont une section transversale de forme circulaire, elliptique ou polygonale. La figure 14 montre un dispositif en coupe longitudinale, semblable à la figure 12 et dont la face intérieure de la cavité de l'oscillateur a été fonctionnalisée par le procédé selon l'invention.
Ce dispositif comprend, au dessus de la paroi fonctionnalisée de l'oscillateur, une couche métallique 71 servant de masque lors de la fonctionnalisation, et, avantageusement, à des fonctions électriques, telles que la concentration par DEP (diélectrophorèse) ou la détection piézoélectrique.

Claims

Revendications
1. Procédé de fonctionnalisation d'un dispositif micromécanique muni d'une veine fluidique (1 b) comprenant une paroi périphérique (5) présentant une surface externe (2) à la veine et une surface interne (3) délimitant un espace (1b) dans lequel est susceptible de circuler un fluide, la paroi périphérique comprenant au moins partiellement une couche de silicium (5a), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) la mise à disposition d'un dispositif dont la paroi périphérique (5) comprend au moins partiellement une couche de silicium (5a) présentant, au moins localement, une épaisseur (e) comprise entre 100 et 200 nm exclu, avantageusement entre 160 et 180 nm,
c) la silanisation d'au moins la surface interne de la veine fluidique, d) la photodéprotection localisée et sélective sur au moins la surface interne du dispositif silanisé par insolation de la paroi périphérique (5) là où elle présente une épaisseur (e) comprise entre 100 et 200 nm exclu, avantageusement entre 160 et 180 nm.
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant une étape b) l'hydratation d'au moins la surface interne de la veine fluidique,
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape d'hydratation comprend l'immersion du dispositif dans une solution à la base d'alcool et d'hydroxyde de métal.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape de silanisation comprend l'immersion du dispositif dans une solution contenant de silane photosensible.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le silane utilisé à l'étape de silanisation est un silane oxyamine photosensible.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'insolation est réalisée par une lampe ultraviolet.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la lampe ultraviolet a une puissance de 100W et une intensité comprise entre 20 et 25 mW/cm2, de préférence de 24 mW/cm2.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'insolation à l'étape d) est effectuée de manière séquentielle.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'insolation séquentielle est réalisée avec un rayon de lumière UV qui passe à travers une ouverture mécanique de largeur ajustable.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'insolation à l'étape d) est réalisée en pleine plaque à travers un masque de photolithographie ou à travers des motifs opaques.
1 1 . Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel l'insolation est réalisée sur un dispositif recouvert d'une couche de motifs opaques aux longueurs d'ondes d'irradiation du silane.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel l'insolation est réalisée en utilisant un masque de photolithographie en quartz comprenant des motifs microniques capables de filtrer la lumière UV.
13. Procédé selon les revendications 1 1 et 12, dans lequel l'insolation est réalisée en utilisant un masque de photolithographie combiné avec un masquage de motifs opaques.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l'étape suivante : e) le greffage d'au moins une molécule sur au moins une surface d'une veine fluidique par la mise en œuvre d'un couple de fonctions chimiques portées par la molécule à greffer et ladite au moins une surface de la veine fluidique.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel les molécules à greffer sont des macromolécules, choisis parmi des acides nucléiques, des lipides et/ou des protéines.
16. Procédé selon la revendication 14, dans lequel à l'étape e) les molécules à greffer sont des sondes oligonucleotidiques.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape d'hybridation, suivie d'une étape de lecture en florescence.
18. Dispositif micro mécanique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, le dispositif étant muni d'une veine fluidique (1 b) comprenant une paroi périphérique (5) présentant une surface externe (2) à la veine et une surface interne (3) délimitant un espace dans lequel est susceptible de circuler un fluide (4'), caractérisé en ce que la paroi périphérique comprend au moins partiellement une couche de silicium présentant, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm, et en ce que la surface interne est silanisée.
19. Dispositif micro mécanique susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel la surface interne silanisée est au moins localement déprotégée là où l'épaisseur de la paroi est comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm.
20. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel la surface interne silanisée localement déprotégée comprend des molécules greffées.
21 . Dispositif selon la revendication 20, dans lequel les molécules greffées sont des sondes.
22. Dispositif selon l'une des revendications 18 à 21 pour la détection gravimétrique de particules en milieu fluide, comprenant un oscillateur électromécanique (1 ) plan, des moyens de support de l'oscillateur et des moyens d'actionnement dudit oscillateur, lesdits moyens étant agencés pour assurer la vibration de l'oscillateur (1 ) dans son plan, ledit dispositif comportant en outre un canal (4) pour le passage du fluide, l'oscillateur électromécanique plan (1 ) comprenant une cavité traversante (1 b) en communication fluidique amont et aval avec ledit canal, la veine présentant une surface interne délimitant un espace dans lequel est susceptible de circuler un fluide, et étant délimitée au moins partiellement par une paroi périphérique comprenant une couche de silicium présentant, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm, la surface interne étant silanisée.
23. Dispositif selon la revendication 22, dans lequel la surface interne silanisée est au moins localement déprotégée là où l'épaisseur de la paroi est comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm.
24. Dispositif selon la revendication 23, dans lequel la surface interne silanisée localement déprotégée comprend des molécules greffées.
25. Dispositif selon la revendication 24, dans lequel les molécules greffées sont des sondes.
26. Dispositif selon l'une des revendications 22 à 25, dans lequel l'oscillateur électromécanique présente une forme prise parmi un disque, un anneau et un polygone, de préférence un carré.
27. Dispositif selon la revendication 26, dans lequel l'oscillateur est de forme carrée et présente une largeur (Lsq) et une épaisseur (Tsq) telles que le rapport de la largeur sur l'épaisseur (Lsq/Tsq) est compris entre 10 et 30, de préférence 30.
28. Dispositif selon l'une des revendications 22 à 27, dans lequel ledit oscillateur électromécanique est obtenu à partir d'un substrat en matériau polycristallin.
29. Dispositif selon l'une des revendications 22 à 27, dans lequel ledit oscillateur électromécanique est obtenu à partir d'un substrat en matériau monocristallin.
30. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 22 ou 29, dans lequel le substrat est à base de silicium.
31. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 22 à 30, dans lequel ladite veine fluidique traversante de l'oscillateur et/ou le canal contient des piliers dont la section transversale est de forme prise parmi un cercle, une ellipse, et un polygone.
32. Procédé de réalisation d'un dispositif selon l'une des revendications 18 à 31 , comprenant les étapes suivantes :
a) la sélection d'un substrat approprié à la détection gravimétrique envisagée, comprenant, au moins partiellement une couche de silicium,
b) la réalisation à partir dudit substrat d'un oscillateur (1 ) électriquement plan, comprenant au moins partiellement la couche de silicium,
c) la réalisation d'une veine fluidique (1 b) dans ledit oscillateur, de telle sorte que la partie de la paroi comprenant la couche de silicium présente, au moins localement, une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm exclu, de préférence entre 160 et 180 nm, d) la réalisation d'un canal (4) pour le passage du fluide, ledit canal étant en communication fluidique avec ladite veine fluidique (1b) ménagée dans l'oscillateur ;
e) la silanisation d'au moins la surface interne de la veine fluidique.
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