微芯片结构和用于电化学检测的处理的制作方法_2

文档序号:9829436阅读:来源:国知局
电引线可被包括在基底上以产生复用生物感测装置。在这样的情况下,每个导电引线可用作用于使一个或多个NME生长的工作电极。在一些实现中,每个工作表面可具有其自己的相应反电极和参考电极。在一些实现中,单个反电极可由一些或所有工作电极共用。工作、反和参考电极可以用光刻法被图案化以被安置在装置的各种层内。例如,工作电极可固定到硅或玻璃基底并部分地覆盖有绝缘层。参考和反电极可沉积在绝缘层的顶部上。
[0018]在特定实现中,一些或所有导电引线由绝缘层例如二氧化硅或氮化硅覆盖。通过湿化学或反应离子方法进行的蚀刻技术用于选择性地暴露引线的部分,且被暴露部分可用作用于电化学检测的工作电极或用于NME生长的位置。根据本文所述的方法,绝缘层然后被氧化并被允许与功能化硅烷起反应。硅烷分子只形成与绝缘体的氧化部分的共价键,同时避免金属成分。在涉及被图案化在绝缘体的顶部上的反和参考电极的特定实现中,这些部件将不被硅烷层影响。匪E可接着被电镀到装置的孔上。NME的功能化可例如通过将分立的包含探针的液滴沉积到具有特定的核苷酸序列的装置上实现。硅烷层的疏水性防止液滴的扩散,这进而防止探针序列的不希望有的混合。
[0019]在图3所示的系统1600中使用如本文所述的生物感测装置,系统1600包括端口、通道和室。系统1600可通过例如用栗或加压气体或液体施加流体压力穿过通道和室来输送样本。在特定实施例中,端口 1602、1612、1626、1634、1638和1650可被打开和关闭以引导流体流。在使用中,样本从患者被收集并通过端口 1602施加到室。在特定方法中,样本被收集到连接到端口 1602的室或试管内。在实践中,样本是流体,或流体被添加到样本以形成样本溶液。在特定方法中,附加的试剂被添加到样本。样本溶液通过经由端口 1602将流体压力施加到样本来被引导通过通道1604、经过样本入口 1606并进入除气室1608内,同时打开端口1612并关闭端口 1626、1634、1638和1650。样本溶液进入并聚集在除气室1608中。来自样本溶液的气体或气泡也聚集在室中并通过通道1610和端口 1612排出。如果气泡未被移除,则它们可例如通过阻挡样本溶液的流动或阻止溶液到达系统的部分例如溶解室或传感器来干扰处理和分析样本。在特定实施例中,通道1610和端口 1612比除气室1608上升得更高,使得当室1608被填充时气体上升到通道1610内。在特定方法中,样本溶液的一部分通过通道1610和端口 1612被抽吸以确保所有气体已经被移除。
[0020]在除气之后,样本溶液通过关闭端口 1602、1634、1638和1650、打开端口 1626并通过端口 1612施加流体压力而被引导到溶解室1616内。样本溶液流经入口 1606并进入溶解室1616内。在特定方法中,系统1600包括过滤器1614。过滤器1614可以是物理过滤器,例如膜、网孔或其它材料以从样本溶液移除材料例如组织的大块,其可能堵塞通过系统1600的样本溶液的流动。溶解室1616可类似于前面所述的溶解室1200或溶解室1310。当样本在溶解室1616中时,溶解过程例如如上所述的电气或化学程序可应用于将分析物释放到样本溶液内。例如,溶解过程可使细胞破裂以释放核酸、蛋白质或可用作病原体、疾病或寄主的标记物的其它分子。在特定方法中,样本溶液连续地流过溶解室1616。此外或替换地,样本溶液可在溶解程序之前、期间或之后当在溶解室1616中时被搅动。此外或替换地,样本溶液可在溶解程序之前、期间或之后搁置在溶解室1616中。
[0021]电气和/或化学溶解程序可产生形成气泡的气体(例如氧气、氢气)。从具有表面活性剂的溶液的溶解或搅动形成的气泡可干扰系统的其它部分。例如,它们可能阻挡样本溶液的流动或干扰在探针和传感器处的标记物的捕获和感测。相应地,样本溶液被引导到除气室或气泡陷阱1622。样本溶液通过经由端口 1618将流体压力施加到样本溶液而被引导从溶解室1616通过开口 1618、通过通道1620并进入气泡陷阱1622内,同时保持端口 1626打开和端口 1602、1634、1638和1650关闭。类似于除气室1608,样本溶液流到气泡陷阱1622内,且气体或气泡聚集并通过通道1624和端口 1626排出。例如,通道1624和端口 1626可以比气泡陷阱1622高,使得当气泡陷阱1622被填充时,气体上升到通道1624内。在特定方法中,样本溶液的一部分通过通道1624和端口 1626被抽吸以确保所有气体已经被移除。
[0022]在移除气泡之后,样本溶液通过经由端口 1626施加流体压力被抽吸通过通道1628并进入分析室1642内,同时打开端口 1650并关闭端口 1602、1612、1634和1638。分析室1642包括探针,例如病原体探针、寄主探针和非感测探针。在特定方法中,样本溶液连续地流过分析室1642。此外或替换地,样本溶液可当在分析室1642中时被搅动以使用在传感器上的探针改进目标的捕获。在特定方法中,系统1600包括流体延迟管线1644,其在捕获和搅动期间提供对样本的部分的保持空间。在特定方法中,样本溶液当在分析室1642中时闲置,作为延迟以允许捕获。
[0023]系统1600包括制剂室1630,其保持电催化试剂例如过渡金属络合物Ru(NH3)63+和Fe(CN)63.用于在样本溶液中的标记物的电催化检测。在特定方法中,电催化试剂存储在具有分开的再水化缓冲液的干燥形式中。例如,再水化缓冲液可存储在再水化室1630之上的箔袋中。袋可破裂或以其它方式打开以使试剂再成水化物。在特定方法中,再水化缓冲液可被抽吸到再水化室1630内。添加缓冲液可将气泡引入到室1630内。可通过经由端口 1638施加流体压力从再水化室1630移除气体或气泡,同时打开端口 1634并关闭端口 1602、1624、1626和1650,使得气体通过通道1630和端口 1634排出。类似地,当打开端口 1638时,流体压力可通过端口 1634被施加。在样本溶液有足够的时间来允许标记物由分析室中的传感器探针捕获时,水化和除气的试剂溶液通过经由端口 1638施加流体压力被抽吸通过通道1640并进入到分析室1642内,同时打开端口 1650并关闭所有其它端口。试剂溶液将样本溶液推出分析室1642,穿过延迟管线1644并进入废物室1646内,只留下已经被分析室1642中的传感器的探针捕获的那些分子或标记物。在特定方法中,样本溶液可通过通道1648从药筒系统1600移除或以其它方式进一步被处理。试剂溶液填充分析室1642。在特定方法中,在样本溶液移动到分析室1642内之前或在样本溶液流到分析室1642内期间,试剂溶液与样本溶液混合。在已经添加试剂溶液之后,如前所述执行检测标记物的存在或缺乏的电催化分析程序。
[0024]图4描绘用于分析检测系统的药筒的实施例。药筒1700包括用于保持处理和分析系统(例如系统1600)的外部壳体1702。药筒1700允许内部处理和分析系统与其它仪器集成。药筒1700包括用于接收样本容器1704的容座1708。例如使用拭子从患者接收样本。拭子然后被放置到容器1704内。容器1704然后位于容座1708内。容座1708保持容器并允许样本在分析系统中被处理。在特定方法中,容座1708将容器1704耦合到端口 1602,使得样本可从容器1704被引导并通过系统1600被处理。为了处理样本的容易,药筒1700还可包括附加的特征,例如端口 1706。在特定方法中,端口 1706对应于系统1600的端口,例如端口 1602、1612、162
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