SE510760C2 - Bärarmatris för integrerade mikroanalyssystem, förfarande för framställning därav och användning därav - Google Patents

Description

510 760 10 15 20 25 30 2 Den kemiska sensordelen i mikroanalyssystemen är en nyckelkomponent och utgör fortfarande den begränsande fak- torn vid utveckling av dessa system.

De vanligaste parametrarna som studeras i integrerade analyssystem är antingen pH-värde eller lösta gaser, sàsom 02 och C02 (Arquint P., Integrated Blood Gas Sensor for pO2, pCO2 and pH based on Silicon Technology, PhD Thesis, 1994). Om mer komplexa föreningar skall studeras måste enzymatisk detektering inbegripas i eller kopplas till sensorerna för att erhålla selektiv detektion, vilket i sin tur ökar systemens komplexitet.

Enzymreaktorer (ER) används ofta som detektorenheter för komplexa analyter vid analys i biologiska system. En orsak till användning av enzymreaktorer är deras långva- riga stabilitet beroende pà att ett överskott av enzym föreligger. Den till reaktorn kopplade sensorn mäter van- ligen basparametrar. Exempel pà sådana sensorer är Clark- -elektroden och pH-elektroder. Sensorn kan också mäta vil- ken annan parameter som helst som den enzymkatalyserade reaktionen ger upphov till.

Såsom nämnts ovan är den kemiska sensordelen en be- gränsande faktor i mikroanalyssystem. För att en snabb och reproducerbar analys skall kunna genomföras i ett flöde krävs att bärarmatrisen för den kemiska sensorn har ett högt förhållande ytarea/volym.

Det mest använda materialet inom mikrostrukturtekno- login är kisel. Kisel är också ett utmärkt material för användning i integrerade enzymreaktorer eftersom det finns standardmetoder för immobilisering av kemiska reagens, t ex enzymer genom koppling till kiseldioxidgeler.

Genom att integrera den kemiska sensordelen i mikro- analyssystem kan stora mängder reagens i reaktorstruktu- rerna förväntas förlänga sensorns livslängd, medan mikro- biosensorer baserade pà skiktade reagens med skyddande membran ofta uppvisar begränsade livslängder beroende på den gradvisa förlusten av kemisk aktivitet, t ex enzymak- tivitet. 10 15 20 25 30 35 510 760 3 Tidigare försök att uppnå tillräcklig enzymaktivitet i integrerade mikroreaktorer för mättekniska tillämpningar har baserats pà enklare flödesceller. Som bärarmatris i kiselintegrerade enzymreaktorer har tidigare använts anisotropt etsade reaktorstrukturer. Dessa har antingen varit utformade som en enda lång V-formad kanal (Murakami Y-, Suda M., Integration of Enzyme-Immobilized Column with Toshifumi T., Yokoyama K., Tamiya E., Karube I. och Electrochemical Flow Cell Using Micromachining Techniques for a Glucose Detection System, Anal. Chem., 65, 1993, 2731-2735), flera parallella V-formade kanaler (Bin Xie, Bengt Danielsson, Ingemar Lundström, Development of a thermal micro-bisensor Petronella Norberg, Fredrik Winquist och fabricated on a silicon chip., Sensors and Actuators B, 6, 1992, 127-130) eller flera parallella djupa vertikala kanaler (Laurell T., Rosengren L. och Drott J., Silicon wafer integrated enzyme reactors., Biosensors & Bioelect- 1995, djupa vertikala fàror i <1lO>-orienterat kisel ökar den ronics, in press). Den senare metoden med etsning av tillgängliga ytan i kiselskivan med minst en faktor 5 i förhållande till en slät kiselyta.

Genom den snabba utvecklingen mot allt mindre kompo- nenter i de integrerade mikroanalyssystemen finns det nu ett stort behov av att ytterligare öka förhållandet ytarea/volym i bärarmatriser för användning i sådana in- tegrerade mikroanalyssystem. Härigenom skulle systemen kunna göras mindre samtidigt som de på grund av en hög kapacitet av kemiskt reagens blir làngtidsverksamma.

Poröst kisel är ett känt material, vilket sedan länge använts sàsom elektrisk isolator inom halvledarteknologin eller som luminiscent material inom optronikforskning.

Poröst kisel har också använts inom mikromekaniken som offermaterial i etsprocesser vid mikromekanisk bearbet- ning.

Inom analytisk kromatografi är kiseldioxidbaserade mikroporösa pulvermatriser (t ex controlled porous glass, CPG) ett mycket vanligt bärarmaterial för separationsko- 510 10 15 20 25 30 35 760 4 lonner. Bärarmaterialet (matrisen) kan därvid antingen ha en kemiskt aktiverad yta för separationen eller kan den mikroporösa strukturen i sig utgöra ett molekylärt sepa- rationsmedium.

Mikroporös kiseldioxid i pulverform används även i stor utsträckning som bärarmatris i enzymreaktorer, system för olika typer av kromatografi, där matrisens ytförsto- rande verkan utnyttjas för att koppla en stor mängd av en aktiv kemisk komponent till en bärare med relativt liten volym (Unger, Klaus K., 1979, Porous Silica, its proper- ties and use as support in column liquid chromatography, Journal of Chromatography Library - volume 16, ISBNO-44-41683-8, Netherlands).

Storleken på Elsevier Scientific Publishing Company, mikroporerna i sådana mikroporösa pul- vermatriser är av avgörande betydelse för bärarmatrisens egenskaper. Genom att kontrollera storleken på matrisens mikroporer erhålles en definierad bärare med väl karaktä- riserade egenskaper beträffande kapacitet, separationsför- måga, ytförstoring, katalytisk verkan etc.

Det har nu visat sig att poröst kisel är ett utmärkt material som bärarmatris för integrerade mikroanalyssystem där man önskar ett högt förhållande ytarea/volym.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en kiselbaserad bärarmatris med högt förhållan- de ytarea/volym för integrerade mikroanalyssystem, vilken kännetecknas av att den omfattar åtminstone ett skikt av mikroporöst kisel på en kropp av monokristallint kisel.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för framställning av en kisel- baserad bärarmatris med högt förhållande ytarea/volym för integrerade mikroanalyssystem, vilket förfarande känne- tecknas av elektrokemisk etsning av en kropp öv monokris- tallint kisel för bildning av åtminstone ett skikt av mikroporöst kisel på kroppen. 10 15 20 25 30 35 510 760 5 Ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är användning av nämnda bärarmatris för kemiska sensorer i integrerade mikroanalyssystem, särskilt biokemiska senso- rer, och i synnerhet som bärarmatris i enzymreaktorer.

Ytterligare andra ändamål med föreliggande uppfinning är användning av nämnda bärarmatris vid kromatografi, såsom tryckdriven kromatografi (HPLC), affinitetskromato- grafi, jonbyteskromatografi, hydrofob kromatografi, hydro- dynamisk kromatografi eller sterisk kromatografi.

Med bärarmatrisen enligt uppfinningen kan en ökning av förhållandet ytarea/volym med en faktor av minst 30 uppnås jämfört med en slät kiselyta.

Poröst kisel framställs genom elektrokemisk bearbet- ning av monokristallint kisel. Genom lämpligt val av elektrokemiska parametrar kan ett initialt homogent kisel- material ges en kraftigt tvättsvampsartad struktur. Genom att tillverkningen av poröst kisel är processkompatibel med metoderna för tillverkning av kiselintegrerade sys- tem/komponenter skapas unika möjligheter till utformning av integrerade mikroanalyssystem. Poröst kisel kan skapas inom definierade områden av det material som övriga kisel- integrerade komponenter tillverkas av, vilket medför att inga icke-processkompatibla material behöver tillföras vid framställningen av bärarmatrisen.

Poröst kisel är således ett material som ger stora fördelar både beträffande effektiv ytarea och ur tillverk- ningssynpunkt.

Porstorleken i poröst kisel kan varieras och kontrol- leras väl med hjälp av de elektrokemiska förhållandena vid tillverkningen.

Enligt uppfinningen omfattar bärarmatrisen åtminstone ett skikt av poröst kisel. Det har visat sig att tämligen tunna skikt men med fina porer ger bättre effekt än djupa- re skikt med grövre porer. Skikttjockleken kan variera inom vida gränser, t ex l-200 um, men begränsas endast av matriskroppens tjocklek. 510 760 10 15 20 25 30 35 6 I en utföringsform av uppfinningen àstadkommes en bärarmatris som har en ytmakrostruktur av djupa parallella vertikala kanaler i en kropp av monokristallint kisel, varvid ytskiktet av kroppen som omger kanalerna utgöres av poröst kisel. Denna form av bärarmatris framställes genom elektrokemisk etsning av en kropp av monokristallint kisel i två steg under olika etsningsbetingelser, varvid ytmak- rostrukturen omfattande djupa parallella vertikala kanaler i kroppen bildas i ett första anisotropt etsningssteg och det mikroporösa kiselskiktet bildas i ett andra elektroke- miskt etsningssteg.

De djupa parallella vertikala kanalerna etsas, såsom nämnts ovan, i <110>-riktningen. Väggarna i de därvid bil- dade lamellerna definieras av -planen. Genom etsning av en mikroporös yta i -planen erhålles således en kombinationseffekt av den ökade lamellmakroytan och den ökade ytan i mikroporstrukturen.

I en utföringsform av uppfinningen är bärarmatrisen inrättad för immobilisering av ett kemiskt reagens, före- trädesvis ett enzym, på ytan av porerna av det mikroporösa kislet.

I en annan utföringsform av uppfinningen är bärarmat- risen inrättad för användning vid kromatografi, såsom tryckdriven kromatografi (HPLC), affinitetskromatografi, hydrofob kromatografi, jonbyteskromatografi, hydrodynamisk kromatografi, sterisk kromatografi.

Genom att porstorleken i poröst kisel går att kont- Bomchil G., Barla K., Bertrand C.

Porosity and poresize distributions of J. Electrochem. Soc.: Solid state 1994-2000, Yon J. J., rollera väl (Herino R., och Ginoux J. L., porous silicon layers, science and technology, Aug. 1987, Barla K., Herino R. och Bomchil, The kinetics and mecha- nism of oxide layer formation from porous silicon formed on p-Si substrates., J. Appl. Phys., 63 (3) (1987) och Bomchil G., Herino R., Barla K. och Pfister J. C., Pore Size Distributions in Porous Silicon Studied by Adsorption Isotherms., J. Electrochem. Soc., vol 130, No. 7, 1983, 10 15 20 30 35 510 760 7 1611-1614) kan poröst kisel utnyttjas för att skapa en bärarmatris för användning vid kromatografi. Relativt tjocka skivor kan etsas poröst igenom hela skivan (se Searson et al, US patentskriften 5 139 624). Genom att krossa en sålunda etsad skiva kan ett kiselpulver med mycket väldefinierad mikroporositet erhàllas. Efter stor- lekssortering av partiklarna i pulvret erhålles således en kiselbaserad matris med porösa egenskaper, vilka har defi- nierats med hjälp av den elektrokemiska etsningen. För an- vändning vid kromatografitillämpningar packas bärarmatri- sen pá konventionellt sätt i kolonner.

Ett starkt expansivt område för kemiska mikroanalys- system är kapillärkromatografi. Även inom detta område kan poröst kisel finna användning. En stor del av utvecklingen av mikroanalyssystem går mot system integrerade på kisel.

Genom att etsa väldefinierade regioner av en kiselskiva kan porösa kapillärer, kolonner, reaktorvolymer etc bil- das, vilka kan användas som kromatografiska bärarmatriser i mikroskala. Dessa bärarmatriser inkorporeras med andra mikroanalyskomponenter för att skapa helintegrerade kroma- tografiska mikrosystem. Egenskaperna hos bärarmatrisen kan definieras, såsom nämnts ovan, genom lämpligt val av elektrokemiska parametrar.

Genom att koppla olika kemiskt aktiva komponenter med hjälp av lämplig ytkemi på bärarmatrisen kan denna använ- das som jonbyteskolonn, storleksseparerande kolonn, affi- nitetskolonn eller som enzymreaktor.

Poröst kisel erhålles genom elektrokemisk etsning av monokristallint kisel i vatten/etanol-haltig fluorväte- syra. Mekanismen för bildning av poröst kisel är ännu inte fullt klarlagd. Zhang et al (X. G. Zhang, S. D. Collins och R. L. Smith. Porous silicon Formation and Electro- polishing of Silicon by Anodic Polarization in HF Solu- tion. 136 (5) (1989), 1561-1565) har rapporterat att låg strömtäthet och hög koncentration av J. Electrochem. Soc.

HF gynnar bldning av poröst kisel. Hög dopningsnivà gynnar också bildningen av poröst kisel (S. Barret, F. Gaspard, 510 10 15 20 25 30 35 760 8 F. Muller och I. silicon as a material in microsensor technology, and Actuators A, 33 (1992) 19-24).

Herino, G. Bromchil, K. Barla, C. Bertrand och J. L.

R. Herino, M. Ligeon, Ronga, Porous Sensors Herino et al (R.

Ginoux, Porosity and Pore Size Distributions of Porous J. Electrochem. Soc.: Solid state science 1987, 1994-2000) har tidigare beskri- vit reglering av porradien i poröst kisel med hjälp av Silicon Layers, and technology, Aug. strömdensiteten. En ökning av strömdensiteten ger en ök- ning av porradien.

Poröst kisel, använt sàsom bärarmatris i integrerade mikrobioreaktorer, kan förstärka enzymaktiviteten med en faktor av minst 30 ggr jämfört med en slät kiselyta.

Aktivitetsvinsten hos de bärarmatriser enligt uppfin- ningen som har de högsta aktivitetsvinsterna uppvisar ett flödesberoende, vilket inte är fallet med en polerad kiselyta som bärarmatris. En förklaring till detta flödes- hastighetsberoende är det faktum att transporten av subst- rat är en mer begränsande faktor i fallet med den porösa ytan än vid den polerade ytan. För att optimalt utnyttja t ex ett enzym eller en annan kemiskt aktiv komponent genom hela det porösa området måste bulksubstratkoncentra- tionen upprätthållas i närheten av det porösa skiktet.

I mikroflödesystemens dimensioner överväger laminära betingelser, vilket betyder att blandningens huvudfaktor styrs av diffusionsprocesser och sålunda bestäms enzymets eller den kemiskt aktiva komponentens utnyttjningsgrad av diffusionsgränsskiktet. I fallet med en polerad kiselyta kan enzymet eller den kemiskt aktiva komponenten antas ut- göra ett monoskikt som gränsar direkt till substratgräns- skiktet, vilket därför lättare mättas av substrat än i fallet med den porösa strukturen, varav följer det lägre flödeshastighetsberoendet. I den porösa strukturen är enzymet eller den kemiskt aktiva komponenten belägen djupt ner i porerna och det yttre belagda porösa området måste mättas av substrat innan det djupare liggande porösa områ- det utnyttjas. 10 15 20 25 30 35 510 760 9 Vid många praktiska tillämpningar är flödeshastighe- ten genom bärarmatrisen låg. Låga flödeshastigheter i mik- roanalyssystem domineras av laminära betingelser. Mikro- analyssystem som fungerar som bärarmatris för kemiskt aktiva komponenter tenderar att uppvisa ett kraftigt flö- desberoende om den kemiska aktiviteten hos komponenten som är kopplad till bärarmatrisen är hög. På grund av den laminära flödesprofilen begränsas substrattransporten till den aktiva ytan av diffusionen. Detta diffusionsberoende kan minskas på olika sätt. Den stillastående laminära diffusionsregionen intill det kemiskt aktiva skiktet mins- kas genom att öka flödeshastigheten. Den därigenom erhåll- na högre substrattransporthastigheten leder till en högre pàvisad kemisk aktivitet.

Det laminära flödet kan också avsiktligt störas för erhållande av en viss lokal omröring av substratet för att därigenom effektivare kunna utnyttja bärarmatriserna en- ligt uppfinningen i mikroanalyssystem. Detta kan ske genom tillförsel av mekanisk energi, t ex i form av ultraljud.

Praktiskt kan detta utföras genom att en ultraljuds- kristall monteras mot baksidan av en kiselskiva med ett poröst kiselskikt enligt uppfinningen. Ultraljudskristal- len förses med drivelektronik och kan därigenom sända ultraljud in i bärarmatrisens flödeskanaler där mikroomrö- ringen i substratet ger upphov till ett högre kemiskt ut- byte.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av bifogade ritningar.

Fig 1 visar ett tvärsnitt av det porösa området i skivan framställd vid 10 mA/cm2.

Fig 2 visar glukosomvandlingshastigheten som funktion av flödeshastigheten för de tre porösa skivorna samt för en polerad kiselskiva. Flödeshastighetsberoendet var mer uttalat för skivorna som etsats vid en lägre strömtäthet.

Fig 3 visar glukosomvandlingshastigheten som funktion av glukoskoncentrationen för varje kiselskiva samt för en polerad skiva. Flödeshastighetsberoendet var mer uttalat för skivorna med finare porstruktur. 5'10 10 15 20 30 35 7650 10 EXEMPEL Tillverkning av bärarmatriser Tre skivor med porösa kiselskikt framställdes genom elektrokemisk etsning av -orienterad kisel, N-typ, 1-6 flcm, i en lösning av HF (40%) och etanol (96%) i för- hàllandet 7:1. Omröring av lösningen under etsningen skedde genom ultraljud. Etsningen genomfördes i mörker vid rumstemperatur och vid olika strömtätheter för varje 50 eller 100 mA/cmz lades pá under 50 min pà respektive skiva, vilket gav ytor skiva. Konstanta strömtätheter av 10, som uppvisade finare ytstruktur med lägre strömtäthet.

Tabell 1 nedan visar det porösa områdets djup för respek- tive skiva. För att visa det porösa områdets verkliga djup bröts varje skiva och tvärsnittet undersöktes. Fig 1 visar tvärsnittet av skivan framställd vid 10 mA/cmz, medan det porösa områdets djup framgår av tabell 1.

Tabell l Pordjup i de porösa områdena Etsningsbetingelser 2 lomA/cmzun somA/cm ,1n loomA/cmÄln Pordjup 40 pm 140 um 230 um Enzymimmobilisering De tre skivorna med poröst kisel tillsammans med en skiva av polerat kisel för jämförelse silaniserades i en bägare med 3-aminopropyltrietoxisilan (Sigma Chemical Co, St. Louis, USA), l g APTES i 9 ml vatten, varvid pH-värdet justerades till 3,5 med 6 M HCl. Silaniseringen genomför- des i ett vattenbad vid 75°C under 3 h och följdes av rik- lig tvättning med vatten i 30 min. Försiktig omröring sat- tes in under varje steg av immobiliseringsförfarandet.

Skivorna placerades därefter i en lösning av 2,5% glutar- aldehyd (GA) (grade II, Sigma Chemical Co, St. Louis, USA) i 0,1 M fosfatbuffert (PBS) i 2 h. GA-aktiveringen följdes 10 15 20 25 30 35 510 760 ll av tvättning med PBS i 30 min. Slutligen kopplades glukos- oxidas (GOD) till skivorna genom behandling med 10 mg glukosoxidas (EC l.l.3.4, typ X-S, Aspergillus niger) i 2 ml PBS, över natten (8 h) följt av tvättning i PBS i 1 h.

Bestämning av enzymaktivitet Enzymaktiviteterna för de olika kiselskivorna regist- rerades i en genomflödescell. Skivorna monterades i genom- flödescellen så att en tätningsring avgränsade ett cirku- lärt 48 mmz ningen. Trinder-reagens (von Gallati H., Aktivitätsbestim- stort område av skivan som utsattes för mät- mung von Peroxidase mit hilfe des Trinder-Reagens, J.

Clin. Chem. Clin. Biochem., 15 nov. 12, 1977, 699-703), innehållande glukos i koncentrationerna 0,4, 2, 5 och 10 mM och peroxidas (E.C. 1.1l.l.7, typ VI, Sigma Chemi- cal, St. Louis, USA), pumpades genom cellen. Flödeshas- tigheten inställdes med en stegmotorstyrd injektionspump.

En HPLC-absorbansdetektor (Waters 486 Tunable Absorbance Detector (Millipore Corp., Milford, MA, USA)) registrerade utvecklingen av färgad förening vid 492 nm allteftersom glukosoxidaset omvandlade glukos till glukonsyra och väte- peroxid medan Trinder-reagenset i sin tur producerade den färgade föreningen utifrån producerad mängd väteperoxid.

Under mätningen av enzymaktiviteten pumpades färgreagenset antingen genom reaktorn eller fick passera denna för att ge ett mått pà den absorbansförändring som alstras av kiselskivan. Glukosomvandlingsgraden beräknades ur absor- bansmätningarna.

Vid studiet av de porösa skivorna visade det sig att de uppvisade ett flödeshastighetsberoende, medan den pole- rade skivan saknade sådant beroende i det studerade flö- deshastighetsomràdet. I fig 2 visas glukosomvandlingsgra- den som funktion av flödeshastigheten för var och en av kiselskivorna. Mätningarna gjordes vid ökande flödeshas- tigheter tills en utjämning av omvandlingsgraden iakttogs. 5'10 10 15 20 30 35 7650 12 Vidare uppritades den maximala omvandlingsgraden för varje skiva som funktion av glukoskoncentrationen. I fig 3 visas den förbättrande effekt som den mikroporösa kisel- ytan hade på enzymaktiviteten jämfört med den polerade kiselytan.

De högsta registrerade omvandlingshastigheterna för varje skiva visas i tabell 2 nedan, där aktivitetsvinsten i förhållande till den polerade skivan också noteras.

Tabell 2 Högsta omvandlingshastighet och vinstfaktor i förhållande till den polerade skivan Etsningsbetingelser 2 lomA/cmzuh somA/cmznn loomA/cm ,1n polerad Omvandlings- hastighet 13,6 7,3 1,2 0,4 vinstfaktor 33 18 3 l Efter 2 veckor testades skivan som framställts vid 10 mA/cmz stabilitet. Skivorna lagrades kylda i PBS, pH 7, under för att undersöka de immobiliserade enzymernas tiden. Trinder-reagens med 5 mM glukos pumpades vid varie- rande flödeshastigheter genom den tidigare använda reak- torn, vari skivan monterats. Ingen förlust av enzymaktivi- tet vid den porösa ytan iakttogs.

Resultat Resultaten visar att poröst kisel kan verka som en enzymaktivitetförstärkare i integrerade mikrobioreaktorer.

Såsom framgår av tabell 2 var enzymaktiviteten med skivan med stora porer (framställd vid 100 mA/cmz) endast 3 gånger så stor som aktiviteten med den polerade skivan, medan enzymaktiviteten med skivan med fina porer (fram- ställd vid 10 mA/cmz) var över 30 gånger så stor som med den polerade skivan. 10 15 20 25 30 35 510 760 13 Såsom framgàr av fig 2 uppvisar skivorna med de högsta aktivitetsvinsterna ett flödesberoende, medan något sådant inte framgick i fallet med den polerade skivan.

Claims (15)

510 760 14 PATENTKRAV

1. Kiselbaserad bärarmatris med högt förhållande ytarea/volym för integrerade mikroanalyssystem, k ä n - n e t e c k n a d av att den omfattar åtminstone ett skikt av mikroporöst kisel på en kropp av monokristallint kisel.

2. Kiselbaserad bärarmatris enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen av monokristallint kisel har en ytmakrostruktur av djupa parallella vertikala kanaler.

3. Kiselbaserad bärarmatris enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d av att den gjorts pulverformig genom krossning av skiktet av mikroporöst kisel.

4. Kiselbaserad bärarmatris enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d av att skiktet av mikroporöst kisel är beläget inom väl definierade regioner av kroppen av mono- kristallint kisel.

5. Kiselbaserad bärarmatris enligt krav 4, k ä n - n e t e c k n a d av att de väl definierade regionerna utgöres av kapillärer, kolonner eller avgränsade reaktor- volymer.

6. Kiselbaserad bärarmatris enligt ett eller flera av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den är framställd genom elektrokemisk etsning av monokristal- lint kisel.

7. Förfarande för framställning av en kiselbaserad bärarmatris med högt förhållande ytarea/volym för integre- rade mikroanalyssystem, k ä n n e t e c k n a t av elektrokemisk etsning av en kropp av monokristallint kisel för bildning av åtminstone ett skikt av mikroporöst kisel på kroppen.

8. Förfarande enligt krav 13, k ä n n e t e c k - n a t av att etsningen av kroppen av monokristallint kisel genomföres i två steg under olika etsningsbetingel- ser för bildning i ett första anisotropt etsningssteg av en ytmakrostruktur omfattande djupa parallella vertikala 510 760 15 kanaler i kroppen och i ett andra elektrokemiskt etsnings- steg av åtminstone ett skikt av mikroporöst kisel i krop- pen av monokristallint kisel som omger de vertikala kana- lerna.

9. Användning av den kiselbaserade bärarmatrisen enligt ett eller flera av kraven 1-6 för kemiska sensorer i integrerade mikroanalyssystem.

10. Användning enligt krav 9, varvid de kemiska sen- sorerna är biokemiska sensorer.

11. Användning enligt krav 9 eller 10, varvid de integrerade kemiska sensorerna är enzymreaktorer.

12. Användning av den kiselbaserade bärarmatrisen enligt ett eller flera av kraven 1-6 vid kromatografi.

13. Användning enligt krav 12, varvid kromatografin utgöres av tryckdriven kromatografi, affinitetskromato- grafi, jonbyteskromatografi, hydrofob kromatografi, hydro- dynamisk kromatografi eller sterisk kromatografi.

14. Användning enligt ett eller flera av kraven 9-13, varvid lokal omröring av analyssubstrat àstadkommes genom tillförsel av mekanisk energi.

15. Användning enligt krav 14, varvid den mekaniska energin tillföres genom ultraljud.