KR20130103715A - 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판 및 상기 폴리머 기판으로 제조된 칩 - Google Patents

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KR20130103715A
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가브리엘 넬레스
실비아 로셀리
니콜라우스 크노르
알프레드 파리스
마리아 카우프만
게오르그 바우어
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소니 주식회사
소니 디에이디씨 오스트리아 에이쥐
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Abstract

본 발명은 유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판, 및 적어도 하나의 상기 폴리머 기판으로 제조된 칩에 관한 것이다. 본 발명은 또한 식가 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판을 제공하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 폴리머 기판을 이용한 칩의 제조를 위한 키트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판의 칩 제조를 위한 용도에 관한 것이다.

Description

유리형 표면을 갖는 폴리머 기판 및 상기 폴리머 기판으로 제조된 칩{A POLYMERIC SUBSTRATE HAVING A GLASS-LIKE SURFACE AND A CHIP MADE OF SAID POLYMERIC SUBSTRATE}
본 발명은 유리형(glass-like) 및/또는 식각 유리형(etched-glass-like) 표면을 갖는 폴리머 기판 및 적어도 하나의 상기 폴리머 기판으로 제조된 칩에 관한 것이다. 본 발명은 또한 유리형 및/또는 식각 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판을 제공하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 폴리머 기판을 이용하여 칩을 제조하기 위한 키트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 칩을 제조하기 위한, 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판의 용도에 관한 것이다.
초소형 플랫폼상에 다수의 분석 작업을 통합하는 것은 Manz 및 Widmer에 의해 이미 지난 십 년간 "랩-온-칩" 개념으로서 서술되어 왔다(D.J. Harrison, A. Manz, Z. Fan, H. Luedi, H.M. Widmer, Anal. Chem. 64, 1992, 1926). 몇 가지 예를 들자면, 마이크로유체 시스템, 센서, 어레이(소위 바이오칩), 온-칩 화학 합성을 포함하는 상기 마이크로칩 시스템에 의해, 소용량의 시료 및 낮은 전력 소비가 가능하고, 시료 처리, 다양한 화학 반응, 신속한 분리 및 검출 시간이 가능하다.
상기 개념이 나온 이후로, 상기 분야가 급속히 성장하였으며 신규 분석 영역 및 신규 재료에의 응용과 관련한 개발들이 일부 검토에 요약되어 있다(D.R. Reyes, D. Iossifidis, P.A. Auroux, A. Manz, Anal. Chem. 74, 2002, 2623; P.A. Auroux, D. Iossifidis, D.R. Reyes, A. Manz, Anal. Chem. 74, 2002, 2637).
이들 마이크로시스템 칩 또는 마이크로유체 칩 또는 마이크로칩은, 양호한 광학 특성(450-700nm 범위에서 투명, 낮은 자가형광) 및 화학적 불활성 때문에 주로 유리, 실리콘 또는 용융 실리카 기판 재료로 제조된다. 하지만, 이들 재료에 기반한 디바이스는, 식각 마스크 형성, 포토리소그래피 및 기판 식각을 포함하는 반도체 마이크로제조 기술을 이용하여 제조되므로 고가이다. 따라서, 대체 재료들이 연구되어 왔으며, 특히, 낮은 가격, 생체 분자와의 호환성, 광학적 투명성, 복제 전략의 수 및 일회성 때문에, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 폴리이미드(PI)와 같은 다양한 폴리머가 대체 재료로서 연구되어 왔다(H. Becker, L.E. Locascio Gartner, Talanta, 56, 2002, 267).
거시적 채널에서 유체의 흐름은 일반적으로 예를 들어 점도와 같은, 유체에 고유한 특성에 의해 결정된다. 초소형 모세관 뿐만 아니라 고-처리량 어레이 포맷을 갖는 마이크로유체 칩과 같은 초소형 시스템에서는, 종래의 거시적 시스템과 비교하여 체적당 표면 비율(surface-to-volume ratio)이 크고 유체와 재료의 상호작용이 이들 재료의 벌크 특성이 아닌 표면에 의해 결정된다는 사실 때문에, 표면 특성 및 표면 효과가 핵심적인 역할을 한다. 따라서, 상기 칩의 양호한 성능을 위한 주요 이슈중의 하나는 명확하고 균질한 채널의 기하학적 구조 및 표면 특성이다.
기판 재료를 플라스틱으로 변경하는 경우 주요 장애 요인중 하나는, 신규 기판 재료의 표면 특성에 있어서의 차이 및 분석대상과의 상호작용에서 초래되는 차이이다. 예를 들어, 폴리머 재료로 제조된 대부분의 마이크로유체 디바이스의 공통된 문제점은 특히, 단백질과 같은 분자의 분리 공정, 또는 단백질 분리겔에 사용되며 그들의 소수성 측이 소수성 폴리머 면을 향하는 SDS(sodium dodecyl sulfate)과 같은 계면 활성제의 분리 공정 중에 채널 벽에 분석대상이 흡착되는 것이다. 이는 시료 손실 뿐만 아니라, 분리 성능을 저하시키게 되는 전기삼투 흐름의 변화 또는 분석대상-벽 상호작용의 변화를 초래할 수 있다. 효소 반응기 또는 생물학적 검정 플랫폼과 같은 다른 분석용 마이크로칩 시스템에 있어서는, 시약 및 바이오탐침(bioprobes)의 효율적인 결합이 필수적이다. 다른 문제점은 분석대상 매트릭스의 구성성분이 채널 표면으로부터 분리되어, 전기삼투 흐름이 강화된 층을 초래하고, 이는 전기영동 측정을 방해할 수 있다는 것이다.
따라서, 폴리머 재료의 표면 변형 및 처리를 수행하여 생체분석대상이 벽 상에 비특이적으로 흡착되는 것을 제어한다. 표면 변형 방법은 동적 코팅(dynamic coating)(비영구적) 및 공유(화학) 결합된 영구 코팅을 포함한다(J. Liu, M.L. Lee, Electrophoresis, 2006, 27, 3533-3546; D. Belder, M. Ludwig, Electrophoresis, 2003, 24, 3595-3606). 또한 보고된 것은 플라즈마, 전자빔 또는 이온빔을 이용한 폴리머 기판의 표면 변형이다. 이러한 변형은 영구적인 것으로 고려되지만, 예를 들어 친수성과 같은 일부 특성은 시간이 경과함에 따라 안정적이지 않다.
동적 코팅은 수행하기 편리한 변형법이다. 이 경우, 예를 들어 채널을 통해 린스함으로써, 표면-활성 코팅 재료 또는 표면 변형제를 표면과 접촉시킨다. 코팅 재료는 표면 상에 물리흡착된다. 하지만, 사용중 표면 특성 변화를 다시 초래하는 폴리머 표면으로부터의 최종적인 탈착으로 인해 동적 표면 변형의 가능성은 다수의 응용에서 제한적이다. 또한 탈착된 표면 변형제가 또한 분석대상과 상호작용할 수 있다. 따라서, 표면 변형을 위한 가장 효율적인 방법으로서 영구 표면 변형이 고려된다. 이상적으로는, 변형은 안정적이며 재생될 필요가 없다. 하지만, 변형은 특정한 화학 반응 또는 처리를 필요로 하므로, 제조 공정에서 종종 좀더 노동집약적이다.
검정(assay)도 또한 디바이스 제조를 위해 폴리머 재료를 사용할 수 있는 생명공학적 응용이다. 유리를 위해 개발된 검정 화학을 전송하는 것은, 소수성 플라스틱 표면의 습윤성을 보장하거나 이들 소수성 표면 상에 단백질 또는 다른 생체분자가 점착되는 것을 방지하기 위해 종종 세제를 추가할 것을 필요로 한다. 상기 세제의 추가는, 이들 물질들이 단백질 또는 다른 생체분자를 변성시키게 될 수 있으므로 검정의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 세제 또는 다른 표면 활성 물질의 존재하에서는 대규모 단백질 분자들의 기능성이 쉽게 손실될 수 있다. 세포 또는 세포 조각은 세제 또는 소수성 플라스틱 표면에 노출됨으로써 대부분 손상되거나 파괴되기 쉽다는 것도 또한 언급되어야 한다. 상기의 임의의 예는, 단백질 또는 생체분자, 대규모 단백질 어셈블리 또는 세포 및 세포 조각들이 그들의 자연 환경 내에서와는 매우 상이하게 행동할 수 있는 비-자연적 조건에 노출되는 경우를 나타낸다.
따라서, 유리-기판의 유리한 특성을 제공함과 동시에 생명공학적 응용을 위한 시스템을 용이하게 저가로 제조하는 것이 가능한 재료에 대한 요구가 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 다양한 응용, 특히 생명공학적 응용을 위한 칩의 효율적인 제조 수단을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한, 검정 시스템, 특히 생명공학적 응용을 위한 검정 시스템의 효율적인 제조 수단을 제공하는 것이다.
상기 목적은 유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판에 의해 해결되며, 상기 유리형 표면, 특히 상기 식각 유리형 표면은: 화학적 함량, 화학적 조성, 화학적 구조, 균질성(homogeneity), 조도(roughness), 형태, 특히 공극율, 친수성, 표면 에너지 및 흡착 친화도, 표면 기능성, 화학적 및 물리적 표면 반응성, 제타 전위 및 표면 전하의 하나 또는 다수에 있어서 유리, 특히 식각 유리의 표면을 모사한다.
한 실시예에서, 상기 표면은, 증가된 조도 및 친수성을 위해 플라즈마 처리 및/또는 반응성 이온 처리에 의해 변형되고/변형되거나, 산화규소의 박막이고/박막이거나, 증가된 고유 조도 및/또는 고유 공극율 및/또는 증가된 친수성을 갖는 폴리머 박막이다.
한 실시예에서, 상기 폴리머 기판은 합성 또는 천연 유래의 폴리머이며, 바람직하게는 사출성형가능한 폴리머, 좀더 바람직하게는: 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트 및 그의 개질체, 유도체 및 공중합체를 포함하는 재료 군 중의 하나; 좀더 구체적으로는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), COC/COP(시클로올레핀 공중합체 및 중합체), PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PC(폴리카보네이트), PS(폴리스티렌), PP(폴리프로필렌), PVC(폴리비닐클로라이드), PA(폴리아미드), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), POM(폴리옥시메틸렌), TPE(열가소성 엘라스토머), TPU(열가소성 폴리우레탄), PI(폴리이미드), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PLA(폴리락트산), PMP(폴리메틸펜텐) 및 그의 유도를 포함하는 리스트 중 하나이며, 폴리머는 카본 블랙과 같은 무기 재료, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Fe2O3와 같은 산화물, 특히 금속 산화물, 및 일부를 거론하자면 ZnS, CdS, CdSe와 같은 반도체와 같은 무기 재료로 선택적으로 충진된다. 이러한 충진 폴리머의 예는 TiO2로 충진된 환형 올레핀 폴리머이다.
본 발명의 목적은 또한 유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판을 제공하는 방법에 의해 해결되며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:
a)바람직하게는 본 발명에 따른 폴리머 기판 재료로 제조된 폴리머 기판을 제공하는 단계; 및
하기 단계들 b1, b2, b3, b4 중 하나를 포함한다.
b1)SiOx로 상기 폴리머 기판의 표면을 코팅하는 단계(x는 1 내지 2의 범위);
b2)SiOx-전구체로 상기 폴리머 기판의 표면을 코팅하고 상기 SiOx-전구체를 SiOx로 변환시키는 단계(x는 1 내지 2의 범위);
b3)- 상기 폴리머 기판의 미코팅 표면에 비교하여 증가된 조도를 갖고/갖거나 증가된 친수성을 가지며, 바람직하게는 폴리머인 코팅 재료로 상기 폴리머 기판의 표면을 코팅하는 단계, 및/또는
- 바람직하게는 아르곤, 산소, H2O, H2, CF4, CHF3, CH2F2 와 같은 불화 메탄 가스, 또는 상술한 임의의 것의 혼합물을 사용하거나 또는 상술한 임의의 것을 순차적으로 사용하여, 상기 폴리머 기판 또는 상기 코팅 폴리머 기판의 표면을 플라즈마 처리 및/또는 반응성 이온 식각(RIE)에 의해 및/또는 UV 오존 세정제 처리에 의해 처리함으로써, 상기 표면 상에 조도 및 친수성을 유발하는 단계
에 의해 상기 폴리머 기판의 표면에 유리형 표면 형태, 특히 식각 유리형 표면 형태를 부여하는 단계;
b4) b1), b2) 및 b3)의 임의의 순서의 조합.
한 실시예에서, 플라즈마 처리는 0.1 KHz 내지 100 GHz의 범위의 주파수로 실시된다. 한 실시예에서, 식각 유리형 표면 형태는 또한 플라즈마 처리 및 반응성 이온 식각을 순차적으로 이용함으로써 달성될 수 있다. 한 실시예에서, 플라즈마 처리는 1 KHz 내지 999 KHz의 범위의 주파수로 실시된다. 다른 실시예에서, 플라즈마 처리는 1 MHz 내지 999 MHz의 범위의 주파수로 실시된다. 또 다른 실시예에서, 플라즈마 처리는 1 GHz 내지 100 GHz의 범위의 주파수로 실시된다. 한 실시예에서, 플라즈마 처리는 단일 단계 또는 복수 단계의 플라즈마 처리를 수반할 수 있다. 한 실시예에서, 본 명세서에 사용된 용어 "Ar/O2-플라즈마"는 아르곤을 이용한 플라즈마 처리에 이어 산소를 이용한 플라즈마 처리, 또는 그 반대를 지칭한다. 다른 실시예에서는, 단일 단계로 아르곤 및 산소의 혼합물을 이용한 플라즈마 처리를 지칭할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 용어는 아르곤을 이용한 복수 단계의 플라즈마 처리에 이어 산소를 이용한 복수 단계의 플라즈마 처리, 또는 그 반대를 지칭한다. 또 다른 실시예에서, 상기 용어는 아르곤을 이용한 단일 단계 또는 복수 단계의 플라즈마 처리에 이어 산소를 이용한 단일 단계 또는 복수 단계의 플라즈마 처리, 또는 그 반대를 지칭한다.
한 실시예에서, 플라즈마 처리는 Ar/O2-플라즈마 처리이다.
한 실시예에서, 플라즈마 처리는 Ar/UV 오존 처리이다.
한 실시예에서 본 명세서에서 사용된 용어 Ar/UV 오존 처리는, 아르곤을 이용한 플라즈마 처리에 이은 UV 오존 처리, 또는 그 반대를 지칭한다. 다른 실시예에서는, 단일 단계에서 UV 오존 처리와 함께 아르곤을 이용한 플라즈마 처리를 지칭할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 용어는 아르곤을 이용한 복수 단계의 플라즈마 처리에 이은 복수 단계의 UV 오존 처리, 또는 그 반대를 지칭한다. 또 다른 실시예에서, 상기 용어는 단일 또는 복수 단계의 아르곤을 이용한 플라즈마 처리에 이은 단일 또는 복수 단계의 UV 오존 처리, 또는 그 반대를 지칭한다.
한 실시예에서, 단계 b1), b2) 및/또는 b3)는:
- 열증착(물리 기상 증착)
- 전자빔(전자총) 증착
- 스퍼터링
과 같은 물리 기상 증착법,
- 화학 기상 증착(CVD)
- 무전해 도금 또는 전기화학 증착과 같은 표면 상의 막 성장
- 스프레이 코팅
- 딥 코팅
- 기상 증착(gas-phase deposition)
- 롤투롤 증착(roll-to-roll deposition)
- 스크린 프린팅
- 닥터 블레이딩(doctor blading)
- 습식 코팅
- 동적 코팅
- CVD
또는 상술한 방법중 다수의 조합에 의해 수행된다.
한 실시예에서, 단계 b2)에서의 변환은 하기중 하나에 의해 수행된다:
- 어닐링, 바람직하게는 열적 어닐링
- 적외선 또는 UV, 바람직하게는 UV와 같은 전자기 복사를 이용한 조사(irradiation)
- 물 또는 염기 또는 산, 또는 물 및 염기의 조합, 또는 물 및 산의 조합을 갖는 용액에서의 처리.
한 실시예에서, 상기 SiOx-전구체는 하기를 포함하는 그룹으로부터 선택된다:
i)알콕시- 또는 알킬-클로로실란, SiX4, 트리실록산 화합물 Si3O2X6(X는 각 화합물에서 독립적으로 OR 또는 할로겐이고, R은 알킬이고, 알킬은 바람직하게는 C1-C20-알킬, 바람직하게는 에틸 또는 메틸임);
ii)퍼하이드로폴리실라잔 -[Si(H)2-N(H)-]n(n은 3 내지 10000로부터 선택됨) 또는 폴리오르가노실라잔-[Si(R)2-N(R)-]n(R은 알킬이고, 알킬은 바람직하게는 C1-C20-알킬이며, n은 3 내지 100000로부터 선택됨)과 같은 폴리실라잔;
iii)바람직하게는 용매가 알콜, 바람직하게는 에탄올인 용매-기반 매트릭스에 현탁된, 바람직하게는 직경이 약 1nm 내지 10㎛, 바람직하게는 10nm 내지 100nm인 SiOx 입자를 포함하는 졸-겔.
한 실시예에서, 단계 b1)-b3)에서, 상기 SiOx, SiOx-전구체 또는 상기 폴리머와 함께, 추가의 재료가 상기 폴리머 기판의 상기 표면 상에 코팅되며, 상기 추가 재료는 Si2N3, Al2O3, B2O3, TiO2, Na2O, CaO, K2O, SO3, MgO, Fe2O3, SiOx(x는 <2임)로부터 선택된다.
한 실시예에서, 증가된 조도 및/또는 고유 공극율을 갖는, 상기 코팅 재료, 특히 상기 폴리머는 2,2-비스트리플루오로메틸-4,5-디플루오로-1,3-디옥솔테트라플루오로에틸렌 공중합체(Du Pont사 Teflon AF 2400 으로 명명됨)와 같은 폴리테트라플루오로에틸렌(Teflon), 나피온, 폴리술폰, 폴리(옥시-2,6-디메틸-1,4-페닐렌), 및 폴리[1-(트리메틸실릴)-1-프로핀](PTMSP), 폴리[1-(트리메틸게르밀)-1-프로핀], 폴리(4-메틸-2-펜틴), 폴리[1-페닐-2-(p-트리메틸실릴페닐)아세틸렌] 및 폴리[2,4,5-트리스(트리플루오로메틸)-페닐아세틸렌]과 같은 치환 아세틸렌 폴리머의 그룹으로부터 선택된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "나피온"은 술폰화 테트라플루오로에틸렌계 플루오로중합체-공중합체를 지칭하는 것을 의미한다. 나피온에서, 술폰화기로 종결되는 퍼플루오로비닐에테르기가 테트라플루오로에틸렌(Teflon) 주쇄(backbone)에 통합된다. 술폰산 작용기는 직경이 수 나노미터인 친수성 수분 통로(water channel)로 자기 조직화한다(self-organized).
한 실시예에서, 상기 방법은 하기 단계를 추가로 포함한다:
c) - 건조,
- 수처리,
- 템퍼링,
- 소성,
- 용매 처리,
- 플라즈마 처리,
- 반응성 이온 식각,
- UV-오존 세정제로 처리,
및 상기의 임의의 조합
중 어느 하나 또는 다수에 의해 상기 기판을 후처리하는 단계.
본 명세서에 사용된 용어 "UV-오존 세정제로 처리" 또는 "UV 오존 처리"는, 통상적으로 180nm 내지 260nm 의 범위에서, 또한 통상적으로 이러한 범위내로부터의 둘 이상의 상이한 파장을 이용하여 단파장 UV 조사에 의한 조사를 수반하는 처리를 지칭하는 것을 의미한다. 이러한 조사는 원자 산소 및 오존을 원 위치(in-situ) 생성시키고 이는 결국 기판 오염물과 반응한다. 따라서 UVO 세정제 처리로 인해 표면의 세정이 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 방법은 또한 하나 또는 다수의 "예비 처리" 단계를 수반할 수 있으며, 이는 임의의 코팅 단계를 수행하기 전에 기판 상에서 수행된다. 이러한 예비 처리는 플라즈마 처리, 열 처리, 화학물질에의 노출, 및 기판 표면에 화학적 작용기 등을 부여함으로써 기판 표면을 활성화시키는 것일 수 있다. 이러한 예비 처리 단계(들)는 그 이후에 수행되는 이후 단계들을 촉진시킬 수 있으며 기판의 품질을 향상시킬 수 있다.
한 실시예에서, 상기 방법은 상기 추가로 정의된 바와 같은 재료로 제조된 적어도 제1폴리머 기판 상에서 수행되며, 상기 제1폴리머 기판에는 따라서 적어도 제1유리형 표면, 특히 제1식각 유리형 표면이 제공되며, 상기 방법은 하기 접합 단계를 추가로 포함한다:
10s 내지 600s 범위, 더 바람직하게는 30s 내지 120s 범위의 시간 동안 바람직하게는 0.2N/mm2 내지 5N/mm2의 범위, 더 바람직하게는 0.5N/mm2 내지 1N/mm2의 범위의 압력에 의해 상기 제1 및 제2기판을 함께 가압하고, 서로에 대한 접합을 증가시키기 위해, 상기 제1 및 제2기판을 40℃ 내지 200℃, 바람직하게는 60℃ 내지 120℃ 범위의 온도에 노출시키고/노출시키거나 상기 제1 및 제2기판을 가압 직전에 용매의 증기에 노출시킴으로써, 상기 제1유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 제2기판의 표면과 접촉시켜서 상기 제1기판을 제2기판에 접합하는 단계.
한 실시예에서, 상기 제1폴리머 기판은 고형 기판이며, 상기 제2기판은 고형 기판 또는 플랙서블 호일중 어느 하나이다.
한 실시예에서, 상기 제2기판은 상기 추가로 정의된 바와 같은 재료로 제조된 폴리머 기판이거나, 상기 제2기판은 유리, 석영, 질화규소 및 산화규소로부터 선택된 재료로 제조되거나, 상기 제2기판이 플랙서블 호일인 경우, 상기 제2기판은 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트, 및 그의 개질체, 유도체 및 공중합체; 더 구체적으로, ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), COC/COP(시클로올레핀 공중합체 및 중합체), PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PC(폴리카보네이트), PS(폴리스티렌), PP(폴리프로필렌), PVC(폴리비닐클로라이드), PA(폴리아미드), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), POM(폴리옥시메틸렌), TPE(열가소성 엘라스토머), TPU(열가소성 폴리우레탄), PI(폴리이미드), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PLA(폴리락트산), PMP(폴리메틸펜텐) 및 그의 유도체를 포함하는 리스트 중 하나로 제조되며, 상기 폴리머는 카본 블랙과 같은 무기 재료, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Fe2O3와 같은 산화물, 특히 금속 산화물, 및 ZnS, CdS, CdSe와 같은 반도체로 선택적으로 충진된다.
한 실시예에서, 상기 제1기판 및 제2기판중 어느 하나 또는 모두는 채널 또는 그루브 또는 리세스 또는 홀을 갖고, 이는 바람직하게는 상기 제1 및 제2유리형 표면들 사이의 계면에서 도관을 형성하고, 더 바람직하게는, 상기 도관은 상기 제1 또는 제2기판의 한 단부에서 다른 단부까지, 또는 기판들 중 하나의 한 홀에서 상기 기판들 중 하나의 다른 홀까지 연장되어, 상기 도관을 통해 액체가 관류(flow-through)하는 것이 가능하다.
한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은, 본 발명에 따른 재료로 제조된 상기 제1폴리머 기판 및 적어도 제2폴리머 기판, 및 선택적으로, 각각 본 발명에 따른 재료로 제조된 제3 및/또는 추가의 폴리머 기판 상에서 수행되며, 상기 제1 및 제2폴리머 기판, 및 존재할 경우 상기 제3 및 추가 폴리머 기판은 상기 추가로 정의된 바와 같은 접합 단계에 의해 이후에 서로 접합된다.
한 실시예에서, 하나, 둘 또는 그 이상의 상기 폴리머 기판은 채널 또는 그루브 또는 리세스 또는 홀을 가지며, 이는 상기 기판들 사이의 계면에서 도관을 형성하고, 바람직하게는 상기 도관은 상기 기판(들)의 한 단부에서 다른 단부까지, 또는 기판들 중 하나의 한 홀에서 상기 기판들 중 하나의 다른 홀까지 연장되어, 상기 도관을 통해 액체가 관류하는 것이 가능하다.
본 발명의 목적은 또한 칩, 바람직하게는 마이크로유체 칩을 제조하는 방법에 의해 해결되며, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
a)상기 추가로 정의된 바와 같은 재료로 제조된 적어도 제1폴리머 기판, 및 제2기판을 제공하는 단계로서, 상기 제2기판은 고형 기판 또는 플랙서블 호일 중 어느 하나이고, 상기 추가로 정의된 바와 같은 폴리머 재료 또는 유리, 석영, 질화규소 및 산화규소로부터 선택된 재료로 제조되거나, 상기 제2기판이 플렉서블 호일인 경우: 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트, 및 그의 개질체, 유도체 및 공중합체; 더 구체적으로, ABS(acrylnitril-butadien-styrole), COC/COP(cyclo-olefin-polymers 및 copolymers), PMMA(Polymethylene-methacrylate), PC(Polycarbonate), PS(Polystyrole), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinylchloride), PA(Polyamide), PE(Polyethylene), PET(Polyethylene-terephthalate), PTFE(Polytetrafluor-ethylene), POM(Polyoxymethylene), TPE(Thermoplastic elastomers), TPU(thermoplastic polyurethane), PI(Polyimide), PEEK(Polyether-ether-ketone), PLA(Polylactic acid), PMP(polymethylpentene)를 포함하는 리스트 중 하나로 제조되며, 적어도 하나의 상기 제1 및 제2기판은 채널 또는 리세스 또는 그루브 또는 홀을 갖는 단계; 및 하기 단계 중 어느 하나.
b1)적어도 상기 제1기판 상에, 바람직하게는 상기 제1 및 제2기판 모두 상에 본 발명에 따른 방법을 수행한 다음, 그 위에 상기 추가로 정의된 바와 같은 접합 단계를 수행하는 단계; 또는
b2)상기 제1 및 제2기판을 서로 접촉시키고 상기 추가로 정의된 바와 같은 접합 단계에 의해 이들을 서로 접합시켜 상기 제1 및 제2기판의 어셈블리를 형성한 다음, 상기 어셈블리 상에, 특히 상기 어셈블리 내부에 형성된 도관(들) 상에, 본 발명에 따른 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판을 제공하는 방법을 수행하는 단계.
한 실시예에서, 단계 a)는 본 발명에 따라 복수의 기판을 제공하는 단계를 포함하고, 단계 b1) 또는 b2)는 상기 복수의 기판 상에서 수행되어, 서로의 위에 적층된 복수의 기판을 포함하는 칩이 생성된다.
본 발명의 목적은 또한, 본 발명에 따른 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판을 제공하는 방법에 의해 제조된 폴리머 기판에 의해 해결된다.
본 발명의 목적은 또한, 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 두 개가 상기 추가로 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 폴리머 기판인 두 개의 기판으로 제조된 칩, 특히 마이크로유체 칩에 의해 해결되며, 상기 칩은 상기 칩을 통과하는 적어도 하나의 도관을 가지며, 상기 도관은 최소 크기가 <500㎛ 범위, 바람직하게는 <200㎛ 범위인 것이 바람직하다.
한 실시예에서, 본 발명에 따른 칩은 본 발명에 따라 상기 추가로 정의된 하나의 폴리머 기판, 및 하기 중 어느 하나로 제조된다;
- a) 본 발명에 따라 상기 추가로 정의된 다른 폴리머 기판,
- 또는 b) 상기 추가로 정의된 플랙서블 호일인 다른 기판,
- 또는 c) 유리, 석영, 질화규소 및 산화규소로부터 선택된 재료로 제조된 다른 기판,
- 또는 d) a) 또는 b) 또는 c)에 정의된 종류의 복수의 기판으로 구성되거나, a)-c)에 정의된 종류의 임의의 조합의 복수의 기판으로 구성된 복수의 기판.
한 실시예에서, 상기 적어도 하나의 도관은, 분석대상, 바람직하게는 생체 세포 또는 생체 고분자(biological macromolecule)의 분석대상, 및/또는 핵산, 뉴클레오티드, 단백질, 펩티드, 아미노산, 탄수화물, 다당류, 올리고당, 단당류, 지질, 지방 및 지방산과 같은 그들의 각 모노머/올리고머를 분석 및/또는 검출 및/또는 분리 및/또는 수송하기에 적합한 매트릭스로 충진된다.
한 실시예에서, 상기 매트릭스는 기상, 액체, 액체내 고형 입자의 분산액 또는 겔, 바람직하게는 폴리아크릴아미드 겔 또는 아가로스 겔 또는 전분 겔 또는 수크로스 겔이다.
본 발명의 목적은 또한, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 칩, 특히 마이크로유체 칩에 의해 해결된다.
본 발명의 목적은 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 칩, 특히 마이크로유체 칩을 제조하기 위한 키트에 의해 해결되며, 상기 키트는 적어도 제1기판 및 제2기판을 포함하고, 적어도 하나의 상기 제1 및 제2기판은 채널 또는 리세스 또는 그루브 또는 홀을 가지며, 상기 키트는 상기 기판 상에 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 하나 또는 다수의 작용제(agents)를 추가로 포함한다.
한 실시예에서, 상기 제1 및 제2기판은, 합성 또는 천연 유래의 폴리머, 바람직하게는 사출성형가능한 폴리머, 좀더 바람직하게는: 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트 및 그의 개질체, 유도체 및 공중합체를 포함하는 재료 군 중의 하나; 좀더 구체적으로는 ABS(acrylnitril-butadien-styrole), COC/COP(cyclo-olefin-polymers 및 copolymers), PMMA(Polymethylene-methacrylate), PC(Polycarbonate), PS(Polystyrole), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinylchloride), PA(Polyamide), PE(Polyethylene), PET(Polyethylene-terephthalate), PTFE(Polytetrafluor-ethylene), POM(Polyoxymethylene), TPE(Thermoplastic elastomers), TPU(thermoplastic polyurethane), PI(Polyimide), PEEK(Polyether-ether-ketone), PLA(Polylactic acid), PMP(polymethylpentene) 및 그의 유도체들을 포함하는 리스트 중 하나로부터 선택된 재료로 제조되며, 상기 폴리머는 카본 블랙과 같은 무기 재료, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Fe2O3와 같은 산화물, 특히 금속 산화물, 및 ZnS, CdS, CdSe와 같은 반도체로 선택적으로 충진된다.
본 발명의 목적은 또한, 분석대상, 바람직하게는 생체 고분자의 분석대상 및 그들의 각 모노머/올리고머를 분석 및/또는 검출 및/또는 분리 및/또는 수송하기 위한 키트에 의해 해결되며, 상기 키트는:
본 발명에 따른 칩, 및 선택적으로, 분석대상의 분석 및/또는 검출 및/또는 분리 및/또는 수송에 필요한, 예를 들어 버퍼와 같은 하나 또는 다수의 작용제를 포함한다.
본 발명의 목적은 또한, 분석대상, 바람직하게는 생체 세포 또는 생체 고분자의 분석대상 및/또는 그들의 각 모노머/올리고머를 분석, 검출, 분리 및/또는 수송하는 방법에서, 특히, 전기영동, 시퀀싱법, 분석대상 검출을 위한 검정법(assay method) 또는 유동세포 계수법(method of flow cytometry)에서, 본 발명에 따른 폴리머 기판의 사용 또는 칩, 특히 마이크로유체 칩의 이용에 의해 해결된다.
본 명세서에 사용된 용어 "검정(assay)"는 유기체 또는 유기 시료내의 약물 또는 생화학 물질 또는 분자 또는 물질의 활동 또는 존재를 테스트 또는 측정하기 위한 방법을 지칭하는 것을 의미한다. 정량 검정은 또한 시료내의 물질의 양을 측정할 수 있다. 정성 검정은 또한 약물 또는 생화학 물질 또는 분자 또는 물질 또는 유기체의 존재를 검출할 수 있다. 생물학적 검정 및 면역학적 검정은 다수의 각종 특수한 생화학적 검정중의 하나이다. 다른 검정은 효소 활동, 항원 포획, 줄기 세포 활동, 유전자 발현, 지노타이핑(genotyping), DNA/RNA 분석 및 CPB(competitive protein binding)과 같은 프로세스를 측정하며, 이들 검정은 모두 용어 "검정"에 포함되는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 또한, 하기 단계를 포함하는, 분석대상, 바람직하게는 생체 고분자 및/또는 그들의 각 모노머/올리고머를 분석, 검출, 분리 및/또는 수송하는 방법에 의해 해결된다:
- 본 발명에 따른 칩 또는 폴리머 기판, 및 분석, 분리 및/또는 수송되는 분석대상(들)을 포함하는 시료를 임의의 순서로 제공하는 단계로서, 상기 칩은 상기에서 추가로 정의된 바와 같은 매트릭스를 포함하고, 상기 폴리머 기판은 상기에서 추가로 정의된 바와 같은 매트릭스를 갖는 단계,
- 상기 시료를 상기 매트릭스에 적용하는 단계,
- 상기 매트릭스에 전압을 인가하는 단계로서, 상기 전압은 상기 매트릭스를 통해 분석대상(들)이 이동 또는 확산 또는 유동하도록 유발하기에 충분한 단계,
- 분석대상(들)을 조사 또는 삭마(ablating) 또는 탈착 또는 이온화하는 단계, 및 선택적으로, 추가로
- 분석대상(들)을 분석하는 단계.
본 발명의 목적은 또한, 분석대상을 분석 및/또는 분리 및/또는 수송하기 위한 칩, 특히 마이크로유체 칩의 제조에 있어서 본 발명에 따른 기판의 이용에 의해 해결된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "식각 유리형"은, 식각 유리 표면의 상술한 특성들 중의 하나를 모사하지만, 반드시 사전에 식각될 필요는 없는 표면을 지칭하는 것을 의미한다. 유리를 식각하는 공정은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 그러한 공정으로 수득된 유리-제품도 또한 공지되어 있고, 이는, 상술한 바와 같이, 미처리, 즉 미-식각 유리와 비교하여 증가된 표면 조도 및 다른 특성들에 의해 특징적인 것이 공지되어 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "박막"은 두께가 0.1nm 내지 1㎛, 더 바람직하게는 1nm 내지 100nm 의 범위인 막 또는 층을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "유리형"는 유리 표면의 상술한 특성들 중의 하나를 모사하지만, 유리-표면은 아닌 표면을 지칭하는 것을 의미한다. 한 실시예에서, 이러한 유리형 표면은 폴리머에 의해 형성된다.
본 명세서에 사용된 용어 "SiOx" 또는 "산화규소"는, 모든 결정성 형태로 한정되지는 않지만 다양한 산소 함량을 갖는 산화규소의 다결정질 형태 및/또는 비정질 형태, 및 또한 유기기를 포함할 수 있는 SiOx-전구체의 불완전 변환 형태를 포함하는 산화규소의 임의의 형태를 지칭하는 것을 의미한다. 용어 "SiOx"는 또한 SiO2 및 SiO를 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 한 실시예에서, 변수 "x"는 1 내지 2의 범위이며 비정수(non-integer) 값을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 "공극율", "조도" 또는 다른 품질과 함께 사용된 용어 "증가된"은 이러한 품질들이 미처리 기판에 비교하여 더 큼을 지칭하는 것을 의미한다.
한 실시예에서, 단계 b2)에서 코팅될 때 상기 SiOx-전구체는 용매에 용해되거나 졸-겔 형태로 존재한다.
한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 제1폴리머기판 및 제2폴리머기판 상에서 또는 복수의 폴리머 기판 상에서 수행되며, 따라서 상기 제1기판 및 제2기판에는 각각 제1 및 제2유리형 또는 식각 유리형 표면이 제공되고, 상기 방법은 하기 단계를 추가로 포함한다:
10s 내지 600s 범위, 더 바람직하게는 30s 내지 120s 범위의 시간 동안 바람직하게는 0.2 내지 5N/mm2, 더 바람직하게는 0.5 내지 1N/mm2 범위의 압력에 의해 상기 제1 및 제2기판을 함께 가압하고, 서로에 대한 접합을 증가시키기 위해, 상기 제1 및 제2기판을 40℃ 내지 200℃, 바람직하게는 60℃ 내지 80℃ 범위의 온도에 상기 제1 및 제2기판을 노출시키고/노출시키거나 상기 기판을 가압 직전에 용매의 증기에 노출시킴으로써, 상기 제1 및 상기 제2 유리형 또는 식각 유리형 표면을 서로 접촉시키는 단계. 상술한 제1 및 제2유리형 또는 식각 유리형 표면은 또한 복수의 폴리머 기판의 일부일 수 있으며 그에 따라 수득된 추가의 유리형 또는 식각 유리형 표면이 존재함을 주목해야 한다. 이들은 또한 이후에 서로 접촉하게 되어 서로 접합될 수 있다. 이로 인해 예를 들어 다중 적층 칩이 생성될 수 있다. 본 발명은 또한, 하나의 제1폴리머 기판 및 제2폴리머 라미나(laminar) 호일 상에 본 발명에 따른 방법이 수행되는 구조를 포함한다. 이들은 또한 이후에 서로 접촉하게 되어 서로 접합된다. 이는 예를 들어 라미나형 칩을 생성할 수 있다. 본 발명은 또한, 하나의 폴리머 기판 상에 본 발명에 따른 방법이 수행되고, 그와 같이 수득된 표면이 예를 들어 유리-기판 또는 석영 기판 등의 표면에 이후에 접합되는 구조를 포함한다. 이러한 방법으로, 하이브리드 구조, 즉 폴리머 기판에 접합된 유리 기판을 제조하는 것도 또한 가능해진다.
상기 제1 및 제2기판 중 하나는 상기에 추가로 정의된 바와 같은 폴리머 기판이며, 한 실시예에서, 다른 기판도 또한 폴리머 기판임을 주목해야 한다. 다른 실시예에서, 다른 기판은 폴리머 호일이고; 또 다른 실시예에서, 다른 기판은 예를 들어 유리 기판 또는 석영 기판이다.
본 명세서에 사용된 용어 "키트"는, 상술한 바와 같은 칩의 제조 또는 사용을 가능하게 하는 부품의 어셈블리를 지칭하는 것을 의미한다. 가장 단순한 형태에서, 상기 키트는 본 발명에 따라 폴리머 기판에 유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 제공하는 방법을 수행하거나, 분석대상의 분석, 검출, 분리 및/또는 수송을 수행하기 위한 하나 또는 다수의 작용제를 포함한다. 한 실시예에서, 상기 키트는 또한 상기 추가로 정의된 바와 같은 적어도 하나의 폴리머 기판을 추가로 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 키트는, 상기 적어도 하나의 폴리머 기판에 추가하여, 상기 정의된 추가의 폴리머 기판 또는 폴리머 호일 또는 유리 기판을 포함한다.
본 발명의 목적은 또한, 칩, 특히 마이크로유체 칩을 제조하기 위한 상기 정의된 기판의 사용에 의해 해결된다.
본 명세서에 사용된 용어 "칩"은 시료, 바람직하게는 액체 시료를 수용 및/또는 수송하는 것이 가능한 적어도 하나의 기판을 포함하는 디바이스를 지칭하는 것을 의미한다. 이러한 시료의 수용 또는 수송은, 예를 들어, 웰 및/또는 채널 및/또는 그루브 및/또는 리세스를 포함하거나 도관을 포함할 수 있는 기판에서 달성될 수 있다. 한 실시예에서, 칩은 적어도 하나의 웰을 포함한다. 상기 웰은, 예를 들어, 액체 시료를 수용할 수 있거나, 리간드, 예를 들어 항원으로 덮혀질 수 있는 입자, 특히 마이크로입자와 같은 고형 시료를 수용할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "마이크로유체 칩"은 통상적으로 상술한 의미에서의 칩을 지칭하지만, 여기서 적어도 일부의 웰, 채널, 그루브, 리세스 또는 도관 등의 크기는 마이크로미터 범위이다.
한 실시예에서, 기판과 관련하여 본 명세서에 사용된 용어 "유리형"은, 상기 기판, 특히 상기 기판의 표면이 유리의 하나 또는 다수의 특성, 특히, 화학적 함량(Si,O) 및 조성, 균질성, 조도(<3nm RMS), 공극율, 친수성(세정 유리에 있어서 물 접촉각 <50°), 표면 에너지 및 흡착 친화도, 표면 기능성, 화학적 및 물리적 표면 반응성, 및 표면 전하(pH>2, 바람직하게는 pH>3인 경우 제타 전위<0 V), 이온교환 능력, 기판 내부의 수분 통로 형성에 기인한 용액내 양성자 전도도, 높은 내부 표면, 바람직하게는 >100 m2g-1, 더 바람직하게는 >500 m2g-1, 높은 기체 투과율을 모사하는 시나리오를 지칭하는 것을 의미하며, 이에 제한되지 않고 반드시 자체가 식각될 필요는 없다.
기판과 관련하여 본 명세서에 사용된 용어 "식각 유리형"은, 상기 기판, 특히 상기 기판의 표면이, 식각 유리의 하나 또는 다수의 특성, 특히, 화학적 함량(Si,O) 및 조성, 균질성, 조도(>3nm RMS), 공극율, 친수성(세정 유리에 있어서 물 접촉각 <50°), 표면 에너지 및 흡착 친화도, 표면 기능성, 화학적 및 물리적 표면 반응성, 및 표면 전하(pH>2, 바람직하게는 pH>3인 경우 제타 전위 <0 V), 이온교환 능력, 기판 내부의 수분 통로 형성에 기인한 용액내 양성자 전도도, 높은 내부 표면, 바람직하게는 > 100 m2g-1, 더 바람직하게는 > 500 m2g-1, 높은 기체 투과율을 모사하는 시나리오를 지칭하는 것을 의미하며, 이에 제한되는 것은 아니고 반드시 자체가 식각될 필요는 없다.
본 명세서에 사용된 용어 "생체 고분자"는, 예를 들어, 핵산, 단백질, 펩티드, 탄수화물, 다당류, 지질 및 지방과 같은, 생명체 및 유기체에서 통상적으로 발생하는 고분자(macromolecule)를 지칭하는 것을 의미한다. 그들의 각 모노머/올리고머는 그들의 각 모노머/올리고머 형태인 상응하는 뉴클레오티드, 펩티드, 아미노산, 당, 지방산이다. 본 명세서에 사용된 용어 "생체 고분자"는 또한, 바이러스, 세포 기관, 리보좀, 미토콘드리아, 염색체 및 다른 비교할만한 구조와 같은 고분자 어셈블리를 포함한다. 본 발명에 따른 기판 및 칩은 상술한 임의의 것을 분석, 검출, 분리 및/또는 수송하는데 사용된다.
본 발명자들은 놀랍게도 상기 폴리머 기판에 유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 부여함으로써, 폴리머 기판의 유용한 품질과 유리 표면, 특히 식각 유리 표면의 유용한 특성을 결합하는 것이 가능함을 발견하였다. 바람직하게는, 폴리머 기판은 탄소 폴리머계 기판이다. 한 실시예에서, 기판은 폴리디메틸실록산이 아니다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리머 기판은 pH>2, 더 바람직하게는 >3 인 경우에 제타 전위가 음의 값, 즉 <0 V 이다. pH에 따른 제타 전위를 측정하는 경우, 본 발명에 따른 폴리머 기판의 측정값은 유리 또는 식각 유리로 측정한 각 전위에 필적한다. 일부 실시예에서, 본 발명에 따른 기판의 제타 전위는 유리 표면보다 더 음의 값이다.
또한, 본 발명에 따른 폴리머 기판은, SDS와 접촉하는 경우, 예를 들어 각각의 제타 전위로 측정하였을 때 유리와 동일한 양태를 나타낸다. 한 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리머 기판의 제타 전위는 SDS의 존재에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다. 이는, SDS의 존재에 의해 제타 전위가 대폭 변경될 수 있는 본 발명에 따르지 않는 폴리머 기판과 대조적이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 기판의 제타 전위는 3이상의 pH에서 <0 이고, SDS의 존재에 의해 제타 전위는 SDS 부재시의 제타 전위보다 2배 이하의 음의 값으로 이동된다.
한 실시예에서, 폴리머 기판의 표면은 전기적으로 가열된 열증착 또는 전자총 또는 스퍼터링에 의해 SiO2로 코팅된다. 다른 실시예에서, TEOS, OTCS 또는 TTBS-OH 또는 퍼하이드로폴리실라잔과 같은 SiO2-전구체는, 폴리머 기판의 표면에 도포된 다음, 어닐링, UV와 같은 강력한 전자기 복사로 조사, 또는 물 또는 염기 또는 산 또는 그의 조합으로 처리하는 것과 같은 적절한 후처리에 의해 이후에 SiO2로 변환된다. 이와 같이 함으로써, 폴리머 기판에, 유리 또는 식각 유리의 표면을 모사하는 화학적 조성과 같은 특성들을 갖는 표면이 부여된다. 이러한 기판은, 다른 기판 또는 라미나 호일, 예를 들어 동일한 방식으로 처리된 기판과의 접합을 받아들이기 쉽다. 하지만, 유리 또는 식각 유리의 표면을 모사하는 특성을 갖는 표면이 부여된 기판은 본 발명에 따라 처리되지 않은 다른 기판과의 접합도 받아들이기 쉽다.
본 명세서에 사용된 용어 "고유 공극율을 갖는 폴리머 또는 코팅 재료"는 자체 속성에 의해 다공성이며 높은 내부 표면을 갖는 폴리머 또는 코팅 재료를 지칭하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 공극의 크기는 0.5nm 내지 50nm의 범위, 바람직하게는 1nm 내지 10nm의 범위이고 내부 표면은 100 m2g-1 보다 크다. 폴리머 기판에 상기와 같은 고유 공극율을 갖는 폴리머의 표면이 제공되는 경우, 형태, 특히 유리 또는 식각 유리 표면의 공극율이 모사된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "증가된 조도를 갖는 폴리머 또는 코팅 재료"는 박막으로서 증착된 후에 자체 속성에 의해 상대적으로 높은 RMS 표면 조도를 갖는 폴리머를 지칭하는 것을 의미한다. 바람직하게는, RMS 표면 조도는 표준 AFM 팁을 갖는 AFM으로 측정하여, 0.1nm 내지 1㎛ 범위, 바람직하게는 1nm 내지 100nm 범위이다. 이와 관련하여 사용된 용어 "증가된 조도"는 미코팅 또는 미처리된 기판 표면에 비교하여 증가된 조도를 지칭하는 것을 의미한다.
유리형 또는 식각 유리형 표면을 제공하는 각종 실시예는 또한, 유리 또는 식각 유리의 화학적 조성 뿐만 아니라 형태 및 조도 모두를 그에 따라 모사하는 의미에서 조합될 수도 있다.
본 발명에 따른 기판은, 예를 들어 그들의 각 접촉각으로 측정한, 장기 안정성을 갖는다. 예를 들어, 한 실시예에서, 본 발명에 따라 처리된 기판 표면의 접촉각은 60일 까지 및 그 이상의 기간 동안 50도 미만으로 유지된다. 이로 인해 본 발명에 따른 기판은 산업적 프로세스에서의 사용 및 반복적인 사용이 가능해진다.
본 발명자들은 또한, 본 발명에 따른 상술한 방식으로 두 개의 기판을 처리한 후에, 함께 접합시켜 계면을 갖는 두 기판의 어셈블리를 형성할 수 있음을 발견하였다. 이들 기판의 적어도 하나가 채널 또는 그루브 또는 리세스를 포함하고 다른 기판 또는 호일과 접촉하는 경우, 상기 채널 또는 그루브 또는 리세스는 두 기판의 어셈블리에 도관을 형성할 것이다. 기판들 중 하나에서 채널이 적절히 연장되도록 선택함으로써, 예를 들어 채널이 기판의 한 단부에서 다른 단부로 연장되도록 함으로써, 액체가 어셈블리를 통해 관류할 수 있도록 하는 적절한 도관을 형성할 수 있다. 이 방법으로, 유체칩, 특히 마이크로유체 칩을 제조할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "마이크로유체 칩" 또는 "마이크로칩"은, 그를 통과하여 연장되며, 액체 또는 겔 또는 폴리머 염료 매트릭스가 관류하는 것이 가능하도록 하는 하나 또는 다수의 도관을 갖는 칩을 지칭하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 상기 도관의 폭은 10㎛-200㎛의 범위이고, 깊이는 1㎛-100㎛의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 칩 상/내에 액체용 저장조 등과 같은 보다 큰 구조도 존재할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "도관"은 액체가 이를 통과하여 흐를 수 있는, 두 개의 기판 간의 계면의 오목한(hollow) 구조를 지칭하는 것을 의미한다. 도관은 적어도 하나의 기판 내의 채널 또는 리세스 또는 그루브에 의해 형성된다. 따라서, 용어 "채널", "그루브", 또는 "리세스"는 단일 기판의 표면 상의 오목한 구조를 지칭한다. 이어서 상기 표면이 이후에 다른 기판 또는 호일과 접촉하여 그에 따라 실질적으로 덮혀지는 경우, 도관이 형성된다. 때로는, 내부에 채널 또는 리세스 또는 그루브를 갖는 기판을 본 명세서에서는 또한 채널 플레이트로 지칭한다. 상기 채널 플레이트를 덮는 기판도 또한 본 명세서에서 때로는 커버 플레이트 또는 웰 플레이트(분석대상에 대한 입구로서 단부가 아닌 표면 상에 홀을 갖는 경우)로 지칭된다. 본 발명의 실시예에 따라, 칩 또는 마이크로유체 칩은 예를 들어, 두 개의 기판을 함께 접합 또는 라미네이트시킴으로써 형성될 수 있으며, 이때 계면에서, 적어도 하나의 기판 상의 하나 또는 다수의 채널에 의해 도관이 형성된다. 본 명세서에서 상기 기판은 함께 때로는 "기판의 어셈블리"로도 지칭된다. 상기 기판의 어셈블리에서, 두 개의 기판은 그들의 각 유리형 또는 식각 유리형 표면을 가진 채 서로 접한다.
마이크로칩의 제조 단계의 순서는, 하나 또는 두 개의 기판 모두 및/또는 호일의 표면 처리를 먼저 한 다음 접합하거나, 반대의 순서중 어느 하나, 또는 둘의 조합, 즉 처리 일부는 접합 전에 하고 다른 처리는 접합 이후에 하는 것 중 어느 하나 일 수 있다.
폴리머 기판 재료는 다양한 제조사로부터 상업적으로 구입가능하다. 적절한 재료의 예는: Trogamid CX7323®, PMMG CMG302®, Delpet 70NH, Zeonor 1060R®, Zeonex® 480, PC black Makrolon® 2405, Arton® D4540, Zeonor® 1060® + 2% black, PP Dow H734-52®, TPX®, PC®, PR®, Topas® 8007X11, PC-Teijin®, PC-MEP®, PC-Dow®이다.
본 발명에 따라, 폴리머 기판 상의 유리형 또는 식각 유리형 특성은 적절한 코팅 또는 표면 변형에 의해 달성된다. 이로 인해, 유리 마이크로칩에 비교하여 그들의 각 응용에 있어서 실험 프로토콜을 추가로 변경시킬 필요 없이 상기 폴리머 기판으로 제조된 마이크로칩을 제조 및 사용하는 것이 가능하며, 즉 이들은 바로 대체되어 사용될 수 있다. 또한, 폴리머 기판의 계면에서/계면과 생체분자의 계면 및 상호작용을 제어함으로써 코팅 특성을 미세 조정하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 코팅 및 표면 변형은 영구적이며 시간이 흐름에 따라 안정적이고, 노동 집약적이지 않으므로 제조 공정에서 통합되는 것이 용이하다. 한 실시예에서, 코팅층의 두께는 변경될 수 있다. 한 실시예에서, 코팅층의 두께는 균일하며 0.1nm 내지 500nm, 바람직하게는 5nm 내지 200nm의 범위이다. 액체 또는 겔의 관류를 위한 각 도관이 마이크로미터 범위이므로, 미세유체 응용에 있어서 상술한 범위의 두께를 갖는 표면층을 제조하는 것이 매우 중요하다. 결과적으로, 표면-변형층은 채널 높이보다 훨씬 더 얇아야 한다.
본 발명에 따른 방법에 의해 일회용 기판 및 칩을 용이하게 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 기판 및 칩은 유리 칩을 위한 현존하는 실험 프로토콜 및 양산 방법과 양립가능하다.
하기에서 도면에 대해 언급한다.
도 1은 (a)제오노아(Zeonor) 1060R 상에 상이한 두께로 증착된 SiO2-층 및 (b)참조로서 제오노아 1060R 및 유리의 투과율 곡선을 도시한다. 투과율은 층 두께(5nm 내지 100nm)에 크게 의존하지 않는다.
도 2는 상이한 방법으로 증착된 제오노아 1060R 상의 SiO2층의 내구성 테스트 결과를 도시한다. 전자총 증착의 경우 접촉각은 낮은 값에서 더 안정하다.
도 3은 SiO2로 코팅하기 전후의 채널 치수와 함께, 적절한 채널을 갖는 기판의 예시적 이미지를 도시한다.
도 4는 산소 또는 H2O 또는 다른것들과 같은 플라즈마 처리가 선행된, 액체-SiO2 전구체로서 실란 및 실록산을 도포하는 도식을 도시한다.
도 5는 액체-SiO2 전구체의 예로서, a)TEOS(Tetraethyl orthosilicate, b)OTCS(Octachlorotrisiloxane) 및 c)TTBS-OH(Hydroxymethyltriethoxysilane)을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따라 TEOS로 코팅된 폴리머 기판의 AFM 이미지(지형)(topography)를 도시하며; 표면 조도(surface roughness)는 ≤0.5nm이고, 균질 코팅을 예시한다.
도 7은 기판 표면 상에서 TEOS로 실란화된 SiO2의 존재를 확인하는 XPS의 결과를 도시한다.
도 8은 웰 플레이트 b 및 채널 플레이트 c의 접합 도식을 도시하며, 두 플레이트는 모두 본 발명에 따라 a로 코팅되고 유리형 및 식각 유리형 표면을 포함한다. 결과물은 접합 칩 d이다.
도 9는 본 발명에 따라 처리되고 유리형, 특히 식각 유리형 표면이 제공된 두 개의 기판에 의해 형성된 접합 도관의 단면의 광학 현미경 이미지를 도시하며; 광학 현미경 이미지에서 보여질 수 있는 구조에는 변형이 없으며, 따라서 코팅 및 접합시 채널/도관의 치수는 변화하지 않는다.
도 10은 본 발명에 따라 처리된 표면을 포함하는 두 개의 기판을 접합함으로써 형성된 도관의 광학 현미경 이미지를 도시한다. 채널은 어두운 색의 액체로 채워진다. 액체의 누출은 포착될 수 없다.
도 11은 액체 전구체인 퍼하이드로폴리실라잔의 구조를 도시한다.
도 12는 NH4OH 증기 처리후 퍼하이드로폴리실라잔으로 코팅된 기판의 AFM 이미지를 도시하며, 균질한 코팅을 나타낸다.
도 13은 퍼하이드로폴리실라잔으로 코팅되고 NH4OH 증기로 처리된 도관의 광학 현미경 이미지를 도시한다. 코팅은 도관의 치수를㎛단위로 변화시키지 않는다.
도 14는 COC 배경 스펙트럼이 추출된, 폴리[1-(트리메틸실릴)-1-프로핀](PTMSP)으로 코팅된 COC 기판의 FTIR 흡광도 스펙트럼을 도시하며; PTMSP의 화학기의 특징적인 흡광도의 존재에 의해 코팅의 존재가 식별된다.
도 15는 시료와 접촉하는 표준 전도성 AFM 탐침에 인가된 1s 전압 펄스에 의해 하전된, (a)PTMSP 막, (b)유리, (c)COC 및 (d)폴리실라잔으로 코팅된 COC의 켈빈 탐침력 현미경(Kelvin probe force microscopy) 스캔을 도시한다. (a) 및 (d)에서 강력한 하전(백색점)은, 물 이온이 막의 체적에 침투할 수 있음을 나타내며, 유리 막(b) 상에서 관찰되는 하전과 유사하다. 미코팅 COC 막(c)은 강하게 하전되지 않는다.
도 16은 미처리 PMMA 기판(a) 및 Ar/O2 플라즈마 처리후(b)의 AFM 지형 이미지를 도시하며; 표면 조도는 플라즈마 처리시 상당히 증가한다(4nm 에서 25nm RMS로). (b) 상의 후진 물 접촉각은 전진 접촉각(50°)보다 훨씬 작으며(<10°), 이는 조도가 큼을 나타낸다.
도 17a와 17b는 본 발명에 따른 PMMA 칩으로 수득된 DNA 7500 분석대상의 전기영동 분리 결과(17a) 및 비교를 위해 통상적인 유리 칩을 이용한 전기영동 분리 결과(17b)를 도시한다.
도 18a와 18b는 본 발명에 따라 SiO2 졸-겔로 습식 코팅된 COC 칩으로 수득된 소 혈청 알부민(Bovine Serum Albumine) 분석대상의 전기영동 분리 결과(18a), 및 비교를 위해 통상적인 유리 칩을 이용한 전기영동 분리 결과(18b)를 도시한다.
도 19는 Ar/O2 플라즈마로 처리된 도관의 광학 현미경 이미지를 도시한다. 처리에 의해 성공적인 접합이 가능하다.
도 20은 Ar 플라즈마/UV-오존 세정제로 처리한 도관의 광학 현미경 이미지를 도시한다. 처리에 의해 성공적인 접합이 가능하다.
도 21a는 Ar 플라즈마/UV-오존 세정제로 처리한 두 개의 기판에 의해 형성된 COP 접합 도관의 단면의 광학 현미경 이미지를 도시하며, 광학 현미경 이미지에서 보여질 수 있는 구조상의 변형은 없으며 따라서 채널/도관의 치수는 처리 및 접합시 변화되지 않는다. 도 21b는 Ar 플라즈마/UV-오존 세정제로 처리한 COP 칩으로 수득한 DNA 7500 분석대상의 전기영동 분리결과를 도시한다.
도 22는 (a)PMMA 및 (b)COP 상에 Ar 플라즈마/UV-오존 세정제를 처리한 것의 AFM 지형 스캔을 도시하며; 플라즈마 처리시 표면 조도가 (a)16nm RMS 조도 및 (b)7nm RMS 조도까지 상당히 증가한다.
도 23은 COP 검정 기판의 SEM 이미지를 도시한다.
도 24는 본 발명에 따라 처리되었으며 처리후 상이한 일수로 반복된, 검정 기판의 상이한 필드에서 측정한 접촉각을 도시하며, 특히 Ar/O2 플라즈마로 처리된 TiO2 충진 COP 기판은 114일후에 65°미만의 접촉각을 나타낸다. 미처리 TiO2 충진 COP 기판의 접촉각은 110 내지 120°이다.
도 25a는 처리후 COP 슬라이드 상에서의, x-방향으로 세 개의 80 mm 조면계(profilometer) 스캔선을, y-방향으로 5 mm 간격의 오프셋을 도시한다. 높이의 기복은 모두 1 mm 범위에서 1㎛ 미만이며, 도 25b는 본 발명에 따라 처리되었으며 처리후 상이한 일수로 반복된, 검정 기판의 상이한 필드에서 측정한 접촉각을 도시하며, 특히 SiO2 박막으로 코팅된 COP 기판은 115일후에 30°미만의 접촉각을 나타낸다.
도 26은 (a) 플라스틱 기판에서의 성형 웰(well) 및 (b) 20nm SiO2 증착 후의 동일한 플라스틱 기판에서의 성형 웰(well)의 AFM 지형 스캔을 도시한다. 웰의 형태 및 조도는 SiO2 증착에 의해 영향을 받지 않는다.
도 27은 Ar/O2 플라즈마 처리후의 COC 기판의 1x1㎛2의 AFM 지형 스캔을 도시하며, 조도는 맨 기판의 0.8nm RMS 에서 처리후 6nm RMS로 증가한다.
도 28a와 28b는 (도 28a) 미처리 및 (도 28b) Ar/O2 플라즈마 처리된 COC 유동세포 분석용 칩의 XPS 스펙트럼을 도시한다. 처리로 인해 폴리머 기판의 화학적 조성이 변경되지 않았음이 데이타로 확인된다.
도 29는 TEOS 코팅 전후의 COC 기판의 (a)10x10㎛2 및 (b)1㎛2 면적의 AFM 지형 스캔을 도시한다.
도 30a와 30b는 (도 30a) 미처리 및 (도 30b) TEOS 코팅된 COC 유동세포 분석용 칩의 XPS 스펙트럼을 도시한다. TEOS로 코팅된 칩의 기판 표면 상에 SiO2가 존재함이 데이타로 확인된다.
도 31은 본 발명에 따라 처리된 COC 유동세포 분석용 칩, 특히 (a)Ar/O2 플라즈마 처리 칩 및 (b)TEOS 코팅된 COC 기판 상에서 측정된 접촉각 대 시간을 도시한다. (a)에서 접촉각은 60일간 45°미만으로 유지되며 (b)에서 접촉각은 65일간 40°미만으로 유지된다.
도 32는 상이한 유리 표면에 있어서의 pH 함수로서의 제타 전위를 맨 폴리머 표면, 및 폴리머 기판상의 유리형 표면에 대해 비교한 것을 도시한다. 그 미만에서 제타 전위가 음인 pH인 IEP(isoelectric point)는 유리형 표면에 있어서 pH 3 미만으로 이동하는 것을 볼 수 있다.
도 33은 PMMA 및 COP 표면에 있어서 pH 함수로서의 제타 전위를 식각 유리 표면 및 SiO2 졸-겔 커버 표면에 대해 비교한 것 뿐만 아니라, 상이한 표면 상에서의 SDS의 영향을 비교한 것을 도시한다. SDS는 맨 PMMA 및 COP 표면 상에서 제타 전위에 강력한 영향을 미치는 반면, SiO2 졸-겔 커버 기판에 대해서는 영향이 훨씬 약하며, 식각 유리 표면에 대해 관찰된 양태와 유사하다.
도 34는 나피온(nafion)의 화학적 구조를 도시한다.
도 35는 COP, 나피온층으로 덮힌 COP 및 400nm SiO2층으로 덮힌 Si-웨이퍼에 대한, pH 함수로서의 제타 전위의 비교를 도시한다.
또한, 하기 실시예들을 언급하고자 하며, 이는 예시하기 위해 제시되었으며, 본 발명을 제한하지 않는다.
예
하기 실시예에서, 단계들이 나열되는 순서는 통상적으로 실험을 위해 단계들을 수행하는 순서이다.
실시예 1
증착된 SiO2 막에 의해 코팅된 COC 기판 (도 1-3)
- 기판: COP(Zeonor 1060R)
- 코팅: 열증착에 의한 20nm SiO2
- 광학 투과율은 85%보다 높음(도 1 참조)
- 물 접촉각(12시간 후): 5°, 약 40°에서 안정화됨(도 2 참조)
- 기판의 채널 크기는 코팅 과정에 의해 거의 변경되지 않으며, 이는 채널이 SiO2로 완전히 충진되거나 봉쇄되지 않음을 나타낸다(도 3 참조).
실시예 2
TEOS 막으로 코팅된 PMMA 기판 (도 4-10)
SiO2 전구체 코팅을 위한 일반적인 도식이 도 4에 도시되며, 일부 액체 전구체에 대한 구조식은 도 5에 제시된다.
- 기판: PMMA 채널 플레이트 및 웰 플레이트(Diakon CMG 302)
- 코팅 재료: TEOS
- 지형: 0.5nm 조도(도 6 참조)
- 조성: XPS는 기판 표면에서 Si 피크를 명확하게 나타냄(도 7)
- 70℃에서 접합. 접합 도식은 도 8에 도시된다. 채널의 변형이 없으며 채널 충진시 유체의 누설 없이 접합이 성공적이었다.(도 9 및 도 10 참조)
실시예 3
PHPS 막으로 코팅된 PMMA 기판 (도 11-13)
- 기판: PMMA 채널 플레이트 및 웰 플레이트(Diakon CMG 302)
- 코팅 재료: 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS)(도 11 참조)
- 후처리: NH4OH 증기
- 물 접촉각: 15°
- 지형: 1.7nm 조도(도 12 참조), 채널 크기는 변경되지 않으며(도 13 참조) 채널이 충진 또는 봉쇄되지 않는다.
- 70℃에서 접합. 접합은 성공적이었다.
실시예 4
PTMSP 막으로 코팅된 PMMA 기판 (도 14 및 도 15a와 15b)
- 기판: PMMA 채널 플레이트 및 웰 플레이트(Delpet 70NH)
- 코팅 재료: 톨루엔 내 폴리[1-(트리메틸실릴)-1-프로핀](PTMSP)PTMSP 용액
- 코팅 공정: 스프레이법
- 특성 해석(characterisation): 접촉각: 전진각: 107°, 후진각: 79°, 두 각도의 차이는 표면이 거칠고 다공성임을 나타낸다; FTIR: PTMSP 신호가 명확하게 구분된다(도 14 참조); 조면계: 도관 크기가 변경되지 않으며, AFM으로는 증가된 조도가 관찰된다(도 16); 하전: PTMSP 막이 유리와 같이 물 이온으로 하전될 수 있다(편향 탐침 유도 하전에 의해)(도 15a와 15b 참조).
- 70℃에서 접합. 접합은 성공적이었다.
실시예 5
Ar/O2 플라즈마로 처리된 PMMA 기판 (도 16, 17a와 17b)
- 기판: PMMA 채널 플레이트 및 웰 플레이트(Delpet 70NH)
- 처리: Ar/O2 플라즈마
- 특성 해석: 접촉각: 50°(전진각), 후진각: <10°; AFM: 25nm RMS 조도(도 16 참조);
- 70℃에서 접합. 접합은 성공적이었다. 유리의 조도 및 친수성을 모사하는 증가된 조도 및 친수성이 달성되었다.
- 전기영동 분리: 성공적인 DNA 분리(도 17a, 및 비교를 위해 유리칩 상의 분리인 17b 참조). 본 발명에 따른 칩은, 7500 달톤 까지의 DNA 분자를 포함하는 후반 DNA에 대해 유리칩으로 달성된 것과 동일한 전기영동 분리를 제공한다. 전기영동 분리에 사용된 겔은 120 mM 트리스-트리신(pH 7, 7-8)내의 폴라아크릴아미드를 기반으로 한다. 용해된 세제는 SDS 및 LDS 뿐만 아니라, 칩 상에서 염색(staining)이 수행되는 경우 형광 염료이다.
실시예 6
COP 칩의 SiO2 졸-겔 습식 코팅(도 18a와 18b)
- 재료: COP 채널 및 웰 플레이트(Zeonor 1060R)
- 처리: 접합 전에 기판을 클로로포름 증기에 수분간 노출시킨다.
- 70℃에서 접합. 접합은 성공적이었다.
- 습식 코팅: SiO2 졸-겔
- 전기영동 분리: 양호한 단백질 분리(도 18a, 및 비교를 위해 유리칩 상의 분리인 18b 참조). 본 발명에 따른 칩은 상이한 농도(예를 들어, 500 ㎍/ml, 1000 ㎍/ml, 2000 ㎍/ml)의 소 혈청 알부민(Bovine serum albumin)(단백질)에 대해 유리칩으로 달성된 것과 동일한 전기영동 분리를 제공한다. 분자량 마커는 6개의 단백질(29 kDa, 45 kDa, 66 kDa, 97 kDa, 116 kDa, 200 kDa)을 포함한다. 전기영동 분리를 위해 사용된 겔은 120 mM 트리스-트리신(pH 7, 7-8) 내의 폴리아크릴아미드를 기반으로 한다. 용해된 세제는 SDS 및 LDS 뿐만 아니라 칩 상에서 염색이 수행되는 경우 형광 염료이다.
실시예 7
Ar/O2 플라즈마로 처리된 COP 기판
- 기판: COP 패널 및 웰 플레이트(Zeonor 1060R)
- 처리: Ar/O2 플라즈마
- 85℃ 및 정압에서 접합. 접합은 성공적이었다. 수득된 칩은 접합 보이드(void)가 없으며 채널 변형이 없다(도 19).
실시예 8a
Ar 플라즈마/UV-오존으로 처리된 COP 기판
- 기판: COP 채널 및 웰 플레이트(Zeonor 1060R)
- 처리: Ar 플라즈마/UV-오존 세정제
- 85℃ 및 정압에서 접합. 접합은 성공적이었다(도 20).
- 접합력: 20s 동안 300 N이 인가되었다. 시료가 탈착되지 않았다.
실시예 8b
Ar 플라즈마/UV-오존으로 처리된 PMMA 기판
- 기판: PMMA 채널 및 웰 플레이트(PMMA Delpet 70NH)
- 처리: Ar 플라즈마/UV-오존
- 85℃ 및 정압에서 접합. 접합은 성공적이었다. 도 21a는 Ar 플라즈마/UV-오존으로 처리된 두 개의 기판에 의해 형성된 COP 접합 도관의 단면의 광학 현미경 이미지를 도시하며; 광학 현미경 이미지에서 볼 수 있는 구조의 변형은 없고, 처리 및 접합시 채널/도관의 크기는 변경되지 않는다. 도 21b는 Ar 플라즈마/UV-오존으로 처리된 COP 칩으로 수득된 DNA 7500 분석대상의 전기영동 분리를 도시한다.
실시예 9
SiO2 졸-겔로 처리된 COP 기판
기판: COP 채널 및 웰 플레이트(Zeonor 1060R)
코팅:
- 코팅 재료: SiO2 졸-겔
- 코팅 공정: 스프레이법
- 후처리: O2-플라즈마
87℃에서 접합. 접합은 성공적이었으며, 수득된 칩은 접합 보이드가 없으며 채널 변형이 없다.
실시예 10
SiO2 졸-겔로 처리된 PMMA 기판
기판: PMMA 채널 및 웰 플레이트(PMMA Delpet 70NH)
코팅:
- 코팅 재료: SiO2 졸-겔
- 코팅 공정: 스프레이법
- 후처리: O2-플라즈마
85℃에서의 접합이 성공적이었다. 수득된 칩은 접합 보이드가 없고 채널 변형이 없다.
실시예 11
게놈 시퀀싱과 같은 검정 응용을 위한 본 발명에 따른 기판의 적용
유리 기판용으로 개발된 검정 화학물질을 이송하는 것은 종종 소수성 플라스틱 표면의 습윤성을 보장하거나 이들 소수성 표면 상에 단백질 또는 다른 생체분자가 점착되는 것을 방지하기 위해 세제의 첨가를 필요로 한다. 상기 세제를 첨가하는 것은, 상기 물질들이 단백질 또는 다른 생체분자의 변성을 야기할 수 있으므로, 검정의 성능에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 대형 단백질 분자는 세제 또는 다른 표면 활성 물질의 존재하에 그의 기능성이 쉽게 손실될 수 있다. 표면에 유리형 특성을 제공함으로써, 상기 검정이 플라스틱 소모품으로 용이하게 이송되는 것이 보장된다. 세제 또는 소수성 플라스틱 표면에 노출됨으로써 세포 또는 세포 조각이 대부분 용이하게 손상 또는 파괴되는 것도 또한 언급되어야 한다. 임의의 상기 실시예는, 단백질 또는 생체분자, 대형 단백질 어셈블리 또는 세포 및 세포 조각이 그들의 자연 환경 내에서와는 매우 상이하게 행동할 수 있는 비-자연적 상태에 노출되는 경우를 나타낸다. 버퍼내에서 적당한 pH 및 이온 농도를 갖는 본 발명에 따른 유리형 코팅은 상기와 같은 부정적인 영향을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 기판은 또한 게놈 시퀀싱 검정에 적용하기 위해 사용될 수도 있다. 통상적으로, 상기 게놈 시퀀싱은 규정된 직경 및 깊이를 갖는 5천만 개의 웰을 갖는 실리콘 칩에서 수행되며, 상기에서 각 웰은 DNA로 장식된 폴리스티렌 비드(bead)로 충진된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 기판을 이용하여 상기 구조가 제조되는 경우, 본 발명에 따른 기판에 대해 동일한 요건이 적용된다: 웰은 서로로부터 규정된 거리로 배치되어야 하며(도 23); 기판은 규정된 평활도, 친수성을 갖고 저가이어야 한다. 통상적으로, 한 실시예에서, 기판의 평활도는 1 mm 범위에서 1㎛이며, 접촉각은 20과 50°사이이다.
하기 처리를 수행하였다:
Ar / O 2 플라즈마로 처리된 COP
- 기판: TiO2 충진재를 갖는 및 갖지 않는 COP(Zeonor 1060R)
- 처리: Ar/O2 플라즈마
도 24는 본 발명에 따라 처리되고, 처리후 상이한 일수로 반복된 검정 기판의 상이한 필드에서 측정된 접촉각을 도시한다. 특히, Ar/O2 플라즈마로 처리된 TiO2 충진 COP 기판은 114일후 65°미만의 접촉각을 나타낸다. 미처리 TiO2 충진 COP 기판은 110 내지 120°의 접촉각을 갖는다.
SiO 2 로 처리된 COP
- 기판: TiO2 충진재를 갖는 및 갖지 않는 COP(Zeonor 1060R)
- 코팅: 열증착 및 스퍼터링에 의한 20nm SiO2
도 25a와 25b에서, 높이차가 다소 작으며 대략 300nm 범위 이내임을 명확하게 하는조면계 측정이 도시된다. 동시에, 상당한 시간, 즉 적어도 115일까지의 시간에 걸쳐 다양한 위치에서 접촉각이 안정하게 유지된다.
도 26은 (a) 플라스틱 기판의 성형 웰, 및 (b) 20nm SiO2 증착 후의 동일한 플라스틱 기판의 AFM 지형 스캔을 도시한다. 웰의 형태 및 조도는 SiO2 증착에 의해 영향을 받지 않는다.
실시예 12
유동세포 계수법을 위한 본 발명에 따른 기판의 적용
본 발명에 따른 기판은 또한 유동세포 계수법 응용에 사용될 수도 있다. 이와 관련하여, 기판은 하기 요건을 충족할 필요가 있다: 세포 접착이 없어야 하고, 접촉각이 20-50°사이인 친수성이 있어야 하며, 내압성이 있어야 한다. 또한, 칩 적재 도중 기포 형성의 가능성이 없어야 한다.
Ar / O 2 플라즈마를 이용한 기판 처리
- 기판: COC 반-채널(half-channel) 플레이트(Topas 8007X10)
- 처리: Ar/O2 플라즈마
75℃ 및 정압에서의 접합이 성공적이었다.
도 27은 본 발명에 따른 본 실시예에 따라 처리된 표면의 AFM 이미지를 도시한다. 조도는 Ar/O2 처리후에 0.8 RMS 에서 6 RMS로 증가하였으며, 이는 상이한 폴리머 재료 상에 동일한 처리를 적용하여 동일한 표면 형태를 수득할 수 있음을 나타낸다.
도 28a와 28b는 (도 28a) 미처리 및 Ar/O2 플라즈마 처리된 (도 28b) COC 유동세포 분석법 칩 시료의 XPS 스펙트럼을 도시하며, 처리로 인해 폴리머 기판의 화학적 조성이 변경되지 않았음이 확인된다.
TEOS 를 이용한 기판 처리
기판: COC 반-채널 플레이트(Topas 8007X10)
코팅 재료: TEOS
코팅 공정: 딥핑
후처리: O2 플라즈마
76℃ 및 정압에서의 접합이 성공적이었다.
도 29는 본 발명에 따른 처리 전후의 기판 표면을 도시하며, 도 30a와 30b는 상응하는 XPS 측정을 도시한다. 표면 형태는 변화하지 않는 반면(1x1㎛2 상에서 동일 RMS), 처리된 시료의 표면 상에 SiO2가 존재함이 XPS에서 확인됨을 알 수 있다.
본 발명에 따른 처리의 장기 안정성은 또한 도 30a 및 30b에서 볼 수 있는 바와 같이 측정되며, 이는 기본적으로, COC 플레이트(Topas 8007X10)의 접촉각이 연장된 기간 동안 50°미만으로 유지됨을 도시하고, 따라서, 본 발명에 따른 방법에 의해, 상업적 목적으로 사용될 수 있고 또한 다용도 응용에도 가능한 기판이 제조될 것임을 입증한다.
실시예 13
본 발명에 따른 기판은 또한 각 제타 전위를 측정함으로써 유리형 양태를 갖는 것이 특징적일 수 있다. 도 32에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 유리형 기판은 유리 표면과 동일한 형태 및 값을 갖는 제타 전위 곡선을 갖는다. 더 구체적으로, IEP, 즉 그 미만에서 제타 전위가 음의 값인 pH인 IEP는 유리형 표면에 있어서 pH 3 미만으로 이동된 것을 알 수 있다.
또한, 도 33에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 표면/기판은 SDS와 접촉시 유리와 동일한 양태를 갖는다. 더 구체적으로, 제타 전위는 SDS의 존재에 의해 그다지 영향을 받지 않는 반면, 본 발명에 따라 처리되지 않은 기판에서는 SDS의 영향이 훨씬 더 크다. 더 구체적으로, 도 33은 PMMA 및 COP 기판에 대해 식각 유리 표면 및 SiO2 졸-겔 커버 표면을 pH 함수로서의 제타 전위로 비교한 것 뿐만 아니라, 상이한 표면 상에서 SDS의 영향을 비교한 것을 도시한다. SDS는 맨 PMMA 및 COC 표면 상에서 제타 전위에 강력한 영향을 미치는 반면, SiO2 졸-겔 커버 기판에서는 영향이 훨씬 약하고, 식각 유리 표면에서 관찰되는 양태와 유사하다.
실시예 14
본 발명에 따른 표면 처리의 한 가능성은 술폰화 테트라플루오로에틸렌계 플루오로중합체-공중합체인 나피온으로 폴리머 기판을 처리하는 것이다. 이는 이온교환 멤브레인을 형성하는 이오노머이다. 이는 용액에서 양성자에 대해 매우 특이적인 전도도를 가지며 수분 통로의 형성으로 인해 양성자 전도를 가능하게 한다. 나피온의 구조 및 그의 양태의 기계적 상세사항은, 나피온의 화학적 구조 뿐만 아니라 물내에서 및 물을 향한 나피온의 양태를 설명하기 위한 도식을 도시한 도 34에서 점검할 수 있다.
도 35는 나피온으로 코팅된, 본 발명에 따른 기판의 제타 전위를 도시한다. 나피온 코팅 기판은 아주 낮은 음의 제타 전위를 나타내며 이는 심지어 유리보다 더 음의 값이다. 이로 인해 나피온으로 처리된 본 발명에 따르는 기판이 유리형 표면을 수득할 수 있게 된다.
본 명세서, 청구항 및/또는 도면에 개시된 본 발명의 구성요소들은 별개로 및 임의의 조합으로, 다양한 형태로 본 발명을 실시하기 위한 재료일 수 있다.

Claims (30)

  1. 유리형 표면, 특히 식각 유리형(etched-glass-like) 표면이 유리, 특히 식각 유리의 표면의,
    화학적 함량, 화학적 조성, 화학적 구조, 균질성, 조도, 형태, 특히 공극율, 친수성, 표면 에너지 및 흡착 친화도, 표면 기능성, 화학적 및 물리적 표면 반응성, 제타 전위 및 표면 전하 중 하나 또는 다수를 모사하는,
    상기 유리형 표면, 특히 상기 식각 유리형 표면을 갖는 폴리머 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면은, 증가된 조도 및 친수성을 위해 플라즈마 처리 및/또는 반응성 이온 처리에 의해 개질되고/개질되거나 산화규소의 박막이고/박막이거나, 증가된 고유 조도 및/또는 고유 공극율 및/또는 증가된 친수성을 갖는 폴리머 박막인, 폴리머 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리머 기판은, 합성 또는 천연 유래의 폴리머, 바람직하게는 사출성형가능한 폴리머, 좀더 바람직하게는, 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트 및 그의 개질체, 유도체 및 공중합체를 포함하는 재료 군 중의 하나; 더 구체적으로는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), COC/COP(시클로올레핀 공중합체 및 중합체), PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PC(폴리카보네이트), PS(폴리스티렌), PP(폴리프로필렌), PVC(폴리비닐클로라이드), PA(폴리아미드), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), POM(폴리옥시메틸렌), TPE(열가소성 엘라스토머), TPU(열가소성 폴리우레탄), PI(폴리이미드), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PLA(폴리락트산), PMP(폴리메틸펜텐) 및 그의 유도체를 포함하는 리스트 중 하나이며, 상기 폴리머는 카본 블랙, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Fe2O3와 같은 산화물, 특히 금속 산화물, 및 ZnS, CdS, CdSe와 같은 반도체와 같은 무기 재료로 선택적으로 충진되는, 폴리머 기판.
  4. a) 바람직하게는 제3항에 정의된 폴리머 기판의 재료로 제조된 폴리머 기판을 제공하는 단계; 및
    하기 b1, b2, b3, b4 단계들 중 하나를 포함하며,
    b1) 상기 폴리머 기판의 표면을 SiOx(x는 1 내지 2의 범위임)로 코팅하는 단계;
    b2) 상기 폴리머 기판의 표면을 SiOx-전구체로 코팅하고 상기 SiOx-전구체를 SiOx(x는 1 내지 2의 범위임)로 전환시키는 단계;
    b3) - 상기 폴리머 기판의 비코팅 표면에 비해서 증가된 조도 및/또는 증가된 친수성을 갖고, 바람직하게는 폴리머인 코팅 재료로 상기 폴리머 기판의 표면을 코팅하는 단계, 및/또는
    - 바람직하게는 아르곤, 산소, H2O, H2, CF4, CHF3, CH2F2 와 같은 불화 메탄 가스 또는 상술한 임의의 것의 혼합물을 사용하거나 상술한 임의의 것을 순차적으로 사용하여, 상기 폴리머 기판 또는 상기 코팅된 폴리머 기판의 표면을 플라즈마 처리 및/또는 반응성 이온 식각(RIE) 및/또는 UV 오존 세정제 처리에 의해 처리함으로써, 상기 표면 상에 조도 및 친수성을 유도하는 단계
    에 의해 상기 폴리머 기판의 표면에 유리형 표면 형태, 특히 식각 유리형 표면 형태를 부여하는 단계,
    b4) b1), b2) 및 b3)의 임의의 순서의 조합을 포함하는, 상기 폴리머 기판에 상기 유리형 표면, 특히 상기 식각 유리형 표면을 제공하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 단계 b1), b2) 및/또는 b3)는,
    - 열증착(물리 증착)
    - 전자빔(전자총) 증착
    - 스퍼터링
    과 같은 물리 증착,
    - 화학 증착(CVD),
    - 상기 표면상의 무전해 도금 또는 전기화학 증착과 같은 막 성장,
    - 스프레이 코팅,
    - 딥 코팅,
    - 기상 증착,
    - 롤-투-롤 증착,
    - 스크린 프린팅,
    - 닥터 블레이딩,
    - 습식 코팅,
    - 동적 코팅,
    - CVD,
    또는 상술한 방법의 다수의 조합
    에 의해 수행되는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 단계 b2)의 전환이
    - 어닐링, 바람직하게는 열 어닐링
    - 적외선 또는 UV, 바람직하게는 UV와 같은 전자기 복사를 이용한 조사
    - 물 또는 염기 또는 산, 또는 물과 염기의 조합, 또는 물과 산의 조합에 의한 용액 처리
    중 어느 하나에 의해 수행되는 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 SiOx-전구체는,
    i)알콕시- 또는 알킬-클로로실란, SiX4, 트리실록산 화합물 Si3O2X6(X는 각각 독립적으로 OR 또는 할로겐이고, R은 알킬이고, 알킬은 바람직하게는 C1-C20-알킬, 바람직하게는 에틸 또는 메틸임);
    ii)퍼하이드로폴리실라잔 -[Si(H)2-N(H)-]n(n은 3 내지 10000에서 선택됨) 또는 폴리오르가노실라잔 -[Si(R)2-N(R)-]n(R은 알킬이고, 알킬은 바람직하게는 C1-C20-알킬이며, n은 3 내지 100000에서 선택됨)과 같은 폴리실라잔;
    iii)바람직하게는 알콜, 바람직하게는 에탄올인 용매-기반 매트릭스에 현탁된, 바람직하게는 직경이 약 1nm 내지 10㎛, 바람직하게는 10nm 내지 100nm인 SiOx 입자를 포함하는 졸-겔
    을 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b1) 내지 b3)에서, 상기 SiOx, SiOx-전구체 또는 상기 폴리머와 함께, 상기 폴리머 기판의 상기 표면 상에 추가의 재료가 코팅되며, 상기 추가의 재료는 Si2N3, Al2O3, B2O3, TiO2, Na2O, CaO, K2O, SO3, MgO, Fe2O3, SiOx(x는 <2임)로부터 선택되는 방법.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 증가된 조도 및/또는 고유 공극율을 갖는 상기 코팅 재료, 특히 상기 폴리머는, 2,2-비스트리플루오로메틸-4,5-디플루오로-1,3-디옥솔테트라플루오로에틸렌 공중합체(Du Pont사 Teflon AF 2400으로 명명됨)와 같은 폴리테트라플루오로에틸렌(Teflon), 나피온, 폴리술폰, 폴리(옥시-2,6-디메틸-1,4-페닐렌), 및 폴리[1-(트리메틸실릴)-1-프로핀](PTMSP), 폴리[1-(트리메틸게르밀)-1-프로핀], 폴리(4-메틸-2-펜틴), 폴리[1-페닐-2-(p-트리메틸실릴페닐)아세틸렌] 및 폴리[2,4,5-트리스(트리플루오로메틸)-페닐아세틸렌]과 같은 치환 아세틸렌 폴리머의 군으로부터 선택되는 방법.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    c) - 건조,
    - 수처리(water treatment),
    - 템퍼링,
    - 소성,
    - 용매 처리,
    - 플라즈마 처리,
    - 반응성 이온 식각,
    - UV-오존 세정제 처리,
    및 상술한 방법의 임의의 조합
    중 하나 또는 다수에 의해 상기 기판을 후처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 제3항에 정의된 재료로 제조된 제1폴리머 기판에 대하여 적어도 수행되고, 이에 따라 상기 제1폴리머 기판에는 적어도 제1유리형 표면, 특히 제1식각 유리형 표면이 제공되고, 상기 방법은
    10s 내지 600s의 범위, 더 바람직하게는 30s 내지 120s 범위의 시간 동안 바람직하게는 0.2N/mm2 내지 5N/mm2, 더 바람직하게는 0.5N/mm2 내지 1N/mm2 범위의 압력에 의해 상기 제1 및 제2기판을 함께 가압하고, 서로에 대한 결합을 증가시키기 위해, 상기 제1 및 제2기판을 40℃ 내지 200℃의 범위, 바람직하게는 60℃ 내지 120℃ 범위의 온도에 노출시키고/노출시키거나, 가압 직전에 상기 제1 및 제2기판을 용매의 증기에 노출시킴으로써, 상기 제1유리형 표면, 특히 식각 유리형 표면을 상기 제2기판의 표면과 접촉시켜 상기 제1기판을 상기 제2기판에 결합하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1폴리머 기판은 고형 기판이고, 상기 제2기판은 고형 기판 또는 플랙서블 호일 중 어느 하나인 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제2기판은 제3항에 정의된 재료로 제조된 폴리머 기판이거나, 상기 제2기판은 유리, 석영, 질화규소 및 산화규소로부터 선택된 재료로 제조되거나, 상기 제2기판이 플랙서블 호일인 경우, 상기 제2기판은 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트, 및 그의 개질체, 유도체 및 공중합체와 같은 플라스틱 재료; 더 구체적으로, ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), COC/COP(시클로올레핀 공중합체 및 중합체), PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PC(폴리카보네이트), PS(폴리스티렌), PP(폴리프로필렌), PVC(폴리비닐클로라이드), PA(폴리아미드), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), POM(폴리옥시메틸렌), TPE(열가소성 엘라스토머), TPU(열가소성 폴리우레탄), PI(폴리이미드), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PLA(폴리락트산), PMP(폴리메틸펜텐) 및 그의 유도체를 포함하는 리스트 중 하나로 제조되며, 상기 폴리머는 카본 블랙, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Fe2O3와 같은 산화물, 특히 금속 산화물, 및 ZnS, CdS, CdSe와 같은 반도체와 같은 무기 재료로 선택적으로 충진되는 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1기판 및 상기 제2기판 의 하나 또는 모두가 채널 또는 그루브 또는 리세스 또는 홀을 갖고, 이는, 바람직하게는 상기 제1 및 제2유리형 표면 사이의 계면에서 도관을 형성하고, 더 바람직하게는, 상기 도관은 상기 제1 또는 제2기판의 한 단부에서 다른 단부로 연장되거나, 상기 기판들 중 하나의 한 홀에서 상기 기판들 중 하나의 다른 홀까지 연장되어, 상기 도관을 통해 액체가 관류하는 것이 가능한 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제4항 내지 제10항 중 어느 한항의 방법은, 상기 제1폴리머 기판, 및 제3항에 정의된 재료로 제조된 적어도 제2폴리머 기판, 및 선택적으로, 각각 제3항에 정의된 재료로 제조된 제3 및/또는 추가 폴리머 기판 상에서 수행되고, 상기 제1 및 제2폴리머 기판, 및 존재할 경우 상기 제3 및 추가 폴리머 기판은 제11항에 정의된 결합 단계에 의해 이후에 서로 결합되는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 폴리머 기판들 중 하나, 둘 또는 그 이상은 채널 또는 그루브 또는 리세스 또는 홀을 가지며, 이는 상기 기판들 간의 계면에서 도관을 형성하고, 바람직하게는 상기 도관은 상기 기판(들)의 한 단부에서 다른 단부로 연장되거나, 상기 기판들 중 하나의 한 홀에서 상기 기판들 중 하나의 다른 홀까지 연장되어, 상기 도관을 통해 액체가 관류하는 것이 가능한 방법.
  17. a) 제3항에 정의된 재료로 제조된 적어도 제1폴리머 기판, 및 제12항에 정의된 기판이며 제13항에 정의된 재료로 제조된 제2기판을 제공하는 단계로서, 상기 제1 및 제2기판 중 적어도 하나는 채널 또는 리세스 또는 그루브 또는 홀을 갖는 단계; 및 하기 단계 중 어느 하나
    b1) 적어도 상기 제1기판, 바람직하게는 상기 제1 및 제2기판 모두에 대하여 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행한 다음, 제11항에 따른 결합 단계를 수행하는 단계; 또는
    b2) 상기 제1 및 제2기판을 서로 접촉시키고 제11항의 결합 단계에 의해 이들을 서로 결합하여 상기 제1 및 제2기판의 어셈블리를 형성한 다음, 상기 어셈블리에 대하여, 특히 상기 어셈블리 내부에 형성된 도관(들) 상에 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 단계
    를 포함하는, 칩, 바람직하게는 마이크로유체 칩의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단계 a)는 제12항 또는 제13항에 정의된 복수의 기판을 제공하는 단계를 포함하고, 단계 b1) 또는 b2)는 상기 복수의 기판에 대하여 수행되어 서로의 위에 적층된 복수의 기판을 포함하는 칩을 생성하는 방법.
  19. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 폴리머 기판.
  20. 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 두 개가 제1항 내지 제3항 및 제19항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 두 개의 기판으로 제조되며, 칩을 통과하는 적어도 하나의 도관을 갖고, 바람직하게는 상기 도관의 최소 크기가 <500㎛, 바람직하게는 <200㎛의 범위인 칩.
  21. 제20항에 있어서, 제1항 내지 제3항 및 제19항 중 어느 한 항에 정의된 한 기판, 및
    - a) 제1항 내지 제3항 및 제19항 중 어느 한 항에 정의된 다른 기판,
    - 또는 b) 제12항 또는 제13항에 정의된 플랙서블 호일인 다른 기판,
    - 또는 c) 유리, 석영, 질화규소 및 산화규소로부터 선택된 재료로 제조된 다른 기판,
    - 또는 d) a) 또는 b) 또는 c)에 정의된 종류의 복수의 기판으로 구성되거나, a) 내지 c)에 정의된 종류의 임의의 조합의 복수의 기판으로 구성된 복수의 기판
    중 어느 하나로 제조된 칩.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 도관은, 분석대상, 바람직하게는 생체 세포 또는 생체 고분자, 및/또는 핵산, 뉴클레오티드, 단백질, 펩티드, 아미노산, 탄수화물, 다당류, 올리고당, 단당류, 지질, 지방 및 지방산과 같은 그들의 각 모노머/올리고머를 분석 및/또는 검출 및/또는 분리 및/또는 수송하기에 적합한 매트릭스로 충진되는 칩.
  23. 제22항에 있어서, 상기 매트릭스는 기상, 액체, 액체내 고형 입자의 분산액, 또는 겔, 바람직하게는 폴리아크릴아미드 겔 또는 아가로스 겔 또는 전분 겔 또는 수크로스 겔인 칩.
  24. 제17항 또는 제18항에 따른 방법에 의해 제조되고, 특히 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따르는 칩.
  25. 적어도 제1기판 및 제2기판을 포함하며, 제17항 또는 제18항의 방법에 의해 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 정의된 칩을 제조하기 위한 키트로서,
    적어도 하나의 상기 제1 및 제2기판은 채널 또는 리세스 또는 그루브 또는 홀을 갖고, 상기 키트는 상기 기판들 상에 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해 하나 또는 다수의 작용제(agent)를 추가로 포함하는 키트.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 및 제2기판은, 합성 또는 천연 유래의 폴리머, 바람직하게는 사출성형가능한 폴리머, 좀더 바람직하게는, 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트 및 그의 개질체, 유도체 및 공중합체를 포함하는 재료 군 중의 하나; 더 구체적으로는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), COC/COP(시클로올레핀 공중합체 및 중합체), PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PC(폴리카보네이트), PS(폴리스티렌), PP(폴리프로필렌), PVC(폴리비닐클로라이드), PA(폴리아미드), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), POM(폴리옥시메틸렌), TPE(열가소성 엘라스토머), TPU(열가소성 폴리우레탄), PI(폴리이미드), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PLA(폴리락트산), PMP(폴리메틸펜텐) 및 그의 유도체를 포함하는 리스트 중 하나로부터 선택된 재료로 제조되며, 상기 폴리머는 카본 블랙, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Fe2O3와 같은 산화물, 특히 금속 산화물, 및 ZnS, CdS, CdSe와 같은 반도체와 같은 무기 재료로 선택적으로 충진되는 키트.
  27. 분석대상, 바람직하게는 생체 고분자 및 그들의 각 모노머/올리고머를 분석 및/또는 검출 및/또는 분리 및/또는 수송하기 위한 키트로서,
    제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 칩, 및 선택적으로, 분석대상의 분석 및/또는 검출 및/또는 분리 및/또는 수송에 필요한, 예를 들어 버퍼와 같은 하나 또는 다수의 작용제를 포함하는 키트.
  28. 분석대상, 바람직하게는 생체 세포 또는 생체 고분자 및/또는 그들의 각 모노머/올리고머를 분석, 검출, 분리 및/또는 수송하는 방법에 있어서, 특히 전기영동법, 시퀀싱법, 분석대상 또는 액티비티의 정량적 또는 정성적 검출을 위한 분석법, 또는 유동세포 분석법에 있어서, 제1항 내지 제3항 및 제19항 중 어느 한 항에 따른 폴리머 기판, 또는 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 칩의 용도.
  29. - 제22항 또는 제23항에 따른 칩, 또는 제22항에 정의된 매트릭스가 부착된 제1항 내지 제3항 및 제19항 중 어느 한 항에 따른 폴리머 기판, 및 분석, 분리 및/또는 수송되는 분석대상(들)을 포함하는 시료를 임의의 순서로 제공하는 단계,
    - 상기 시료를 상기 매트릭스에 적용하는 단계,
    - 상기 분석대상(들)이 상기 매트릭스를 통해 이동 또는 확산 또는 유동하기에 충분한 전압을 상기 매트릭스에 인가하는 단계,
    - 상기 분석대상(들)을 조사 또는 삭마 또는 탈착 또는 이온화하는 단계, 및, 선택적으로, 추가로
    - 상기 분석대상(들)을 분석하는 단계
    를 포함하는,
    상기 분석대상(들), 바람직하게는 생체 고분자 및/또는 그들의 각 모노머/올리고머를 분석, 검출, 분리 및/또는 수송하기 위한 방법.
  30. 칩, 특히 마이크로유체 칩을 제조하기 위한 제1항 내지 제3항 및 제19항 중 어느 한 항에 따른 기판, 또는 분석대상의 분석 및/또는 검출 및/또는 분리 및/또는 수송을 위한 플라스틱 기판의 용도.
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