RU2705593C1 - Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа (варианты) - Google Patents
Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705593C1 RU2705593C1 RU2019120475A RU2019120475A RU2705593C1 RU 2705593 C1 RU2705593 C1 RU 2705593C1 RU 2019120475 A RU2019120475 A RU 2019120475A RU 2019120475 A RU2019120475 A RU 2019120475A RU 2705593 C1 RU2705593 C1 RU 2705593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- temperature
- optic
- biochip
- fiber optic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к технологии изготовления волоконно-оптических матриц для биочипов и может быть использовано в аналитической химии, молекулярной биологии, биотехнологии, фармакологии, медицине. Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа включает травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры. При этом на торцевую поверхность не вытравленных заготовок МКП наносят тонкий слой из вещества, инертного к азотной кислоте, затем осуществляют травление, при котором волоконно-оптическую матрицу погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и после удаления нанесенного слоя покрытия заготовки подвергают ультразвуковой очистке при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт, после чего сушат при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час. Также раскрывается вариант способа изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа с многослойной структурой. Группа изобретений обеспечивает создание механически прочных мелкоструктурных волоконно-оптических матриц для биочипов с широким диапазоном геометрических размеров матриц и параметров микроструктуры, что расширяет область их применения. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии изготовления волоконно-оптических матриц для биочипов и может быть использовано в аналитической химии, молекулярной биологии, биотехнологии, фармакологии, медицине.
Известен биочип и способ его изготовления, включающий зонды, нанесенные на стеклянную подложку и в дальнейшем закрепленные на ней при помощи связывающего вещества (см. патент ЕР №1281967А2, G01N 33/543, C12Q 1/68, B01L 3/02, Biochip and method for producing the same, Hitachi Solutions Ltd, опубл. 05.02.2003).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ, включающий травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, (см. Patent No.: US 6,667,159 В, G01N 33/569, «Optical fiber biosensor array comprising cell populations confined to microcavities», Trustees of Tufts College, опубл. 23.12.2003 г.)
Недостатком прототипа является ограниченная область применения волоконно-оптических матриц из-за их строго заданных геометрических размеров, и также фиксированных параметров микроструктуры, таких как диаметр ячейки, и шаг структуры.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание механически прочных мелкоструктурных волоконно-оптических матриц для биочипов с широким диапазоном геометрических размеров матриц и параметров микроструктуры таких как: диаметр ячейки, шаг между ячейками, общее количество ячеек, глубина ячейки, что позволит существенно расширить область их применения в различных моделях анализирующих приборов.
Решение технического результата достигается тем, что в способе изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающем травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, согласно изобретению, на торцевую поверхность не вытравленных заготовок микроканальных пластин предварительно наносят тонкий слой из вещества, инертного к азотной кислоте, затем осуществляют травление, при котором волоконно-оптическую матрицу погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С в течение 1-10 часов и после удаления нанесенного слоя покрытия, заготовки подвергают ультразвуковой очистке при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт, после чего сушат при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час.
А также достигают тем, что в способе изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающем травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, согласно изобретению, не вытравленные заготовки микроканальных пластин собирают в многослойную структуру, располагая между слоями стеклянные подложки из химически стойкого стекла, затем спекают в вакуумной среде при температуре 550-650°С, после чего монолитную структуру режут по краю стеклянной подложки и подвергают шлифовке и полировке, причем глубина лунки зависит от длительности механической обработки, после чего осуществляют ультразвуковую очистку при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт и сушку при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час, затем заготовки погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и повторно подвергают ультразвуковой очистке и сушке при тех же параметрах.
Данные варианты способов изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа позволяют изготавливать механически прочные мелкоструктурные волоконно-оптические матрицы с заданными габаритными параметрами и широким диапазоном параметров микроструктуры, что позволит значительно расширить область их применения.
При температурах спекания ниже 550°С и выше 650°С наблюдаются множественные структурные дефекты: локальные не спекания, деформация границ т д,
Осуществление ультразвуковой очистки при режимах отличных от указанных выше приведет к недостаточной очистке, либо к механическому повреждению заготовок.
При выдержке в растворе азотной кислоты более 10 часов наблюдается протрав стенок матрицы и трески, а при выдержке менее 1 часа не достигается необходимая глубина лунок.
Сущность способа поясняется схематично, где на фиг. 1 - изображена схема изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа по способу варианта 1, на фиг. 2 - схема изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа по способу варианта 2, на фиг. 3 изображена величина протрава лунок на сломе волоконно-оптической матрицы по способу первого варианта, на фиг. 4 изображен вид микроструктуры лунок под оптическим микроскопом, увеличение 1500 раз, на фиг. 5 - приведен график зависимости глубины протрава лунок от длительности травления и таблицей геометрических параметров волоконно-оптических матриц для биочипов.
Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа осуществляли следующим образом.
По первому варианту за основу брали не вытравленные заготовки микроканальной пластины с заданными параметрами микроструктуры таких как: диаметр канала, шаг структуры, прозрачность, разброс диаметров каналов.
В процессе предварительной механической обработки получали заданные геометрические параметры, форму будущих заготовок для круглых задавались внешним диаметром, а для прямоугольных - длиной и шириной. (см. табл. 1). Далее полученную структуру разрезали на заготовки с определенной толщиной, для круглых заготовок диаметром 18 мм данная толщина соответствовала 550 мкм ± 20 мкм. Далее полученные заготовки подвергали шлифовке и полировке. Толщина заготовки после полировки соответствовала 500±10 мкм. После полировки заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне в специальном растворе при частоте ультразвука 25-30 кГц продолжительностью 20 мин. После ультразвуковой очистки заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. Затем заготовки сушили при температуре 120°С в течение 1 часа.
После операции сушки на одну торцевую поверхность равномерно наносили защитное покрытие, инертное к азотной кислоте, толщиной 500 мкм (см. фиг. 1). Покрытие высушивали при комнатной температуре в течение 2-х часов. После высыхания покрытия заготовки погружали в раствор азотной кислоты комнатной температуры. Время выдержки в растворе азотной кислоты определяли глубиной лунок (см фиг. 5). Чем продолжительнее процесс травления, тем глубже протравливались ячейки (см. фиг. 3). Для заготовок диаметром 18 мм и диаметром ячейки 6 мкм для получения ячеек глубиной 100 мкм проводили травление длительностью 70±10 минут
После операции травления удаляли защитное покрытие и полученные заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне при частоте ультразвука 25-30 кГц продолжительностью 20 мин., после чего заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. Затем осуществляли сушку заготовки при температуре 120°С в течение 1 часа с получением готовых волоконно-оптических матриц для биочипа (см. фиг. 4).
По второму способу за основу также брали не вытравленные заготовки микроканальных пластин, которые подвергались механической обработке и очистке также как описано в способе №1.
Далее изготавливали монолитные подложки из химически стойкого стекла таких же геометрических размеров, как в не вытравленных заготовках. Поверхность данных подложек очищали таким же образом, как и поверхность заготовок в способе №1.
Далее производили сборку многослойной структуры не вытравленных заготовок и монолитных подложек (см. фиг. 2). После чего полученную многослойную структуру помещали в стеклянную колбу и спекали в вакуумной печи при температуре 590°С. Величину вакуума при спекании выдерживали < 100 Па. При большем давлении возможны локальные не спекания.
Полученную монолитную структуру в процессе механической обработки подвергали резке по краю стеклянной подложки и подвергали шлифовке и полировке. Глубину ячеек определяли на стадиях шлифовки и полировки заготовок. Чем больше слой снимали с торцевых поверхностей на данных операциях, тем меньше конечная глубина ячеек.
После полировки заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне при частоте ультразвука 25-30 кГц, продолжительностью 20 мин., после ультразвуковой очистки заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. Затем заготовки сушили при температуре 120°С в течение 1 часа.
После очистки поверхности для крупногабаритных заготовок для увеличения механической прочности перед операцией травления проводили закалку при температуре 485°С и выдерживали в течение 1 часа. Затем резко охлаждали на воздухе до комнатной температуры.
Далее заготовки погружали в раствор азотной кислоты комнатной температуры. Для заготовок диаметром 25 мм и диаметром ячейки 6 мкм для получения ячеек глубиной 100 мкм травление осуществляли длительностью 80±10 минут (см. фиг. 5).
После операции травления полученные заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне при частоте ультразвука 25-30 кГц продолжительностью 20 мин., затем заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. А сушку заготовки осуществляли при температуре 120°С в течение 1 часа с получением готовых волоконно-оптических матриц для биочипа (см. фиг. 4).
Технический результат достигается и первым, и вторым способами, однако преимуществом второго способа перед первым является полное вытравливание химически активного стекла внутри лунок, а недостатком является более сложный процесс изготовления волоконно-оптических матриц для биочипа.
Использование предлагаемого способа изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа по сравнению с прототипом позволит изготавливать механически прочные мелкоструктурные волоконно-оптические матрицы с заданными габаритными параметрами и широким диапазоном параметров микроструктуры, а также значительно расширить область их применения.
Claims (2)
1. Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающий травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, отличающийся тем, что предварительно на торцевую поверхность не вытравленных заготовок МКП наносят тонкий слой из вещества, инертного к азотной кислоте, затем осуществляют травление, при котором волоконно-оптическую матрицу погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и после удаления нанесенного слоя покрытия заготовки подвергают ультразвуковой очистке при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт, после чего сушат при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час.
2. Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающий травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, отличающийся тем, что не вытравленные заготовки собирают в многослойную структуру, располагая между слоями стеклянные подложки, затем спекают в вакуумной среде при температуре 550-650°С, после чего монолитную структуру режут по краю стеклянной подложки и подвергают шлифовке и полировке, причем глубина лунки зависит от интенсивности механической обработки, затем заготовки шлифуют и полируют, после чего осуществляют мойку, ультразвуковую обработку при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт и сушку при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час, затем заготовки погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и повторно подвергают мойке, ультразвуковой обработке и сушке при тех же параметрах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019120475A RU2705593C1 (ru) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019120475A RU2705593C1 (ru) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705593C1 true RU2705593C1 (ru) | 2019-11-11 |
Family
ID=68579463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019120475A RU2705593C1 (ru) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705593C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1281967A2 (en) * | 1998-12-01 | 2003-02-05 | Hitachi Software Engineering Co., Ltd. | Biochip and method for producing the same |
US6667159B1 (en) * | 1998-03-02 | 2003-12-23 | Trustees Of Tufts College | Optical fiber biosensor array comprising cell populations confined to microcavities |
RU2323978C1 (ru) * | 2006-07-10 | 2008-05-10 | Валентин Иванович Белоглазов | Устройство доставки и анализа биологических проб и способ его изготовления |
RU121081U1 (ru) * | 2012-03-12 | 2012-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии" Федерального медико-биологического агентства (ФГБУ "РосНИИГТ" ФМБА России) | Подложка для биочипа |
RU2559582C2 (ru) * | 2013-11-27 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Халькогенидная подложка для биочипа |
-
2019
- 2019-06-28 RU RU2019120475A patent/RU2705593C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6667159B1 (en) * | 1998-03-02 | 2003-12-23 | Trustees Of Tufts College | Optical fiber biosensor array comprising cell populations confined to microcavities |
EP1281967A2 (en) * | 1998-12-01 | 2003-02-05 | Hitachi Software Engineering Co., Ltd. | Biochip and method for producing the same |
RU2323978C1 (ru) * | 2006-07-10 | 2008-05-10 | Валентин Иванович Белоглазов | Устройство доставки и анализа биологических проб и способ его изготовления |
RU121081U1 (ru) * | 2012-03-12 | 2012-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии" Федерального медико-биологического агентства (ФГБУ "РосНИИГТ" ФМБА России) | Подложка для биочипа |
RU2559582C2 (ru) * | 2013-11-27 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Халькогенидная подложка для биочипа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102356415B1 (ko) | 전자기 방사선과 후속 에칭공정을 이용해 재료 안으로 적어도 하나의 리세스를 도입하기 위한 방법 | |
JP6899653B2 (ja) | レーザー処理及び温度誘導ストレスを用いた複合ウェハー製造方法 | |
JP5946112B2 (ja) | 基板加工方法 | |
CN1857990A (zh) | 低成本制作复杂三维微结构或微器件方法 | |
CN105195487B (zh) | 一种石英玻璃清洗方法 | |
CN104498957A (zh) | 一种钛合金表面超疏水微纳结构的制备方法 | |
CN108147400B (zh) | 一种石墨烯薄膜的转移方法及装置 | |
JP5064711B2 (ja) | ガラス基板の切断方法及び光学フィルタ | |
JP2003129288A (ja) | 細孔構造体及びその製造方法 | |
CN110526205A (zh) | 一种等离子体刻蚀辅助激光加工碳化硅的方法 | |
CN111085773A (zh) | 金属膜辅助脆性材料的激光打孔装置及方法 | |
CN111045300A (zh) | 等离子体刻蚀配合湿法辅助去除su-8负性光刻胶的方法 | |
TW200540923A (en) | System and method for increasing the emissive rate of a material | |
RU2705593C1 (ru) | Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа (варианты) | |
JP2008114388A (ja) | マイクロデバイスの製造方法 | |
JP4938365B2 (ja) | カーボン金型、およびその製造方法 | |
DE10212266C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Mikrotiterplatten | |
CN110382161B (zh) | 用于制造工程用掩膜的方法 | |
CN113070565A (zh) | 纳秒激光辐照制备非晶合金表面大面积锥状微结构的方法 | |
Pawar et al. | Review on material removal technology of soda-lime glass material | |
US8540919B2 (en) | Manufacturing method of housing of electronic device | |
CN106925565B (zh) | 一种lbo晶体的刻蚀清洗方法 | |
JP2011178616A (ja) | 炭素系物質除去方法及び該除去方法を備えた部品等の製造方法・リサイクル方法 | |
TWI613147B (zh) | 三維有序多孔微結構製造方法 | |
JP6274537B2 (ja) | 加圧成形用ガラス体及びその製造方法並びに微細加工ガラス体及びその製造方法 |