微通孔列阵癌细胞检测生物芯片及其制作方法
【专利摘要】本发明提供一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片及其制作方法，该芯片由高分子聚合物基底、分布基底上的微通孔列阵以及金属膜组成，制作方法主要为光刻—等离子刻蚀—镀膜，可实现高分子聚合物微通孔列阵癌细胞检测芯片的可控制作。该芯片通过微通孔列阵过滤出正常红细胞，阻挡住癌变后体积较大的细胞，然后可再利用拉曼光谱成像技术，甄别出癌细胞的数量和类别，从而为癌细胞早期检测、甄别、诊断提供一种有效解决方案。
【专利说明】
微通孔列阵癌细胞检测生物芯片及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种新型微纳结构器件一一微通孔列阵癌细胞检测生物芯片，以及该种芯片的微纳加工方法。
【背景技术】
[0002]世卫组织调查结果显示，癌症是直接导致人类死亡的最主要原因之一，全球每年的死亡人数中40 %源于癌症，每年新增癌症患者1400万人，癌症致死人数820余万人。而且患癌人数每年接近1.3%的速度增长。
[0003]现有的血液癌细胞检测方法主要包括显微镜检测、生化检测、微流控诊断等。传统光学显微镜观察癌细胞形貌的准确性和速度均较差，而且检测结果受操作者技术水平的影响较大。生化抗原-抗体结合的方法，假阴性假阳性的误诊率较多，并且需要消耗大量的高成本辅助生化试剂，处理过程复杂，效率低。现有的物理微流控诊断方法与本发明的原理类似，主要根据癌细胞大小采用过滤的方式，诊断效率较高，但现有微流控诊断方法的精确性不足，无法鉴别混杂的白细胞，而且芯片成本较高，每片市场价达1000元以上。
[0004]目前，芯片制作技术主要有核孔膜技术，核孔膜采用同步辐射光源照射，然后显影制成，但制得的孔径大小不一，芯片过滤精度较低;芯片结构主要有石英微通孔列阵结构，石英微通孔列阵也是采用光刻刻蚀工艺制作，由于石英厚度难以持续降低，难以制作高深宽比通孔，孔的间隙较大，密度较小，同时石英微孔只具备过滤作用，无法进行后续细胞深度甄别。
【发明内容】
[0005]为了解决现有癌细胞过滤芯片检测精度较低、效率较低、成本较高的问题，本发明提供了一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片及其制作方法，使用该芯片时利用注射器将血液细胞注射到芯片上，通过负压将其正常细胞从通孔筛出，留下癌细胞，然后利用拉曼光谱成像系统对齐进行光谱分析。
[0006]本发明提供一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片，芯片基底为高分子聚合物，厚度在10um以下，高分子聚合物上分布微通孔列阵，孔为全通结构，孔径大小为4um?10um，孔与间隙尺寸比例为1:1?1:20，高分子聚合物表面为一层金属膜，膜厚为1nm?500nmo
[0007]所述高分子聚合物可以为P1、PMMA、PET。
[0008]所述微通孔列阵的排列方式可为正方向、六边形以及任意排布方式。
[0009]所述金属膜材料为银、金或铜。
[0010]本发明还提供一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片的制作方法，该方法步骤如下:
[0011](I)光刻:将高分子聚合物薄膜平整附着在硬质硅或石英基底上，涂覆光刻胶，烘焙固化，然后光刻显影制作光刻胶掩蔽图形；
[0012](2)刻蚀:利用等离子体刻蚀机对附有光刻胶图形的高分子聚合物薄膜进行干法刻蚀，刻蚀出微通孔列阵结构；
[0013](3)镀膜:采用化学沉积法将敏化后带有微通孔阵列结构的高分子聚合物薄膜镀金属膜。
[0014]本发明提供的生物芯片检测癌细胞，不需要高成本试剂和复杂处理过程，在传统微流控芯片技术的基础之上，引入了拉曼增强技术，特异性较高，可实现癌细胞种类的准确分离和数量的精确计算，具有准确度高、速率高及操作简单等优点，在癌症患者病灶转移的及时预防、癌症早期及时发现以及癌症复发控制等方面具有重要意义。本发明采用的高分子材料价格更廉价，加工工艺实现成本较低，适合规模化生产，单片成本可降至10元以下，确保低成本大量血样检测的技术需求。
【附图说明】
[0015]图1为微通孔列阵癌细胞检测生物芯片结构示意图，其中，I为高分子聚合物基底，2为金属膜，3为微通孔列阵。
[0016]图2为微通孔列阵制作工艺流程示意图。
[0017]图3为微通孔列阵癌细胞检测生物芯片样品图。
[0018]图4为微通孔列阵癌细胞检测生物芯片微观显微图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例详细介绍本发明，但以下实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容。
[0020]实施例1
[0021]本实施例提供一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片及其制作方法，具体为一种以PI材质为基底的微通孔列阵芯片及其制作方法。
[0022]本实施例中芯片高分子聚合物基底I的材料为PI，厚度为25um，PI膜上分布微通孔列阵3，孔为全通结构，孔径大小为lOum，孔与间隙尺寸比例为1:5，列阵排列方式为正方形，PI膜上表面金属膜2为一层金属银，具体结构如附图1所示。
[0023]本实施例提供的芯片制作方法步骤如附图2所示，具体如下:
[0024](I)将25um厚PI膜固定在硅片上，旋涂光刻胶AZ92600，胶厚10um，在热板上100度前烘1min，然后在365nm紫外曝光机下，利用接触式曝光方法，曝光剂量100mJ/cm2，显影30s，将掩模图形复制成光刻胶图形。
[0025](2)曝光显影完毕，将附有光刻胶图形的PI膜放于等离子体刻蚀机中，采用氧气、三氟甲烷、六氟化硫三种气体刻蚀，气体流量分别是38(^111，408(3011，108(^111，刻蚀功率100￥，刻蚀时间90min，刻蚀出微通孔列阵结构。
[0026](3)将带有微通孔列阵的PI膜采用化学沉积方法镀金属银。先将PI膜在敏化液中亲水处理，然后配置好银氨溶液和葡萄糖溶液，将敏化后的PI膜清洗后放于器皿中，把银氨溶液和葡萄糖溶液倒于器皿，反应30s后，将PI膜取出，干燥后，完成芯片制作。
[0027]通过本实施例所述方法制得的微通孔列阵癌细胞检测生物芯片样品如附图3所示，微观显微图如附图4所示。
[0028]实施例2
[0029]本实施例提供一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片及其制作方法，具体为一种以PMMA材质为基底的微通孔列阵芯片及其制作方法。
[0030]本实施例中芯片高分子聚合物基底材料为PMMA，厚度为50um，PMMA膜上分布微通孔列阵，孔为全通结构，孔径大小为4um，孔与间隙尺寸比例为1:10，列阵排列方式为六边形，PMMA膜上表面金属膜为一层金属金。
[0031 ]本实施例提供的芯片制作方法步骤具体如下:
[0032](I)将50um厚PMMA膜固定在硅片上，旋涂光刻胶AZ92600，胶厚10um，在热板上100度前烘1min，然后在365nm紫外曝光机下，利用接触式曝光方法，曝光剂量10mJ/cm2，显影30s，将掩模图形复制成光刻胶图形。
[0033](2)曝光显影完毕，将附有光刻胶图形的PMMA膜放于等离子体刻蚀机中，采用氧气、三氟甲烧、六氟化硫三种气体刻蚀，气体流量分别是3sccm，40sccm，lOsccm，刻蚀功率I OOff,刻蚀时间90min，刻蚀出微通孔列阵结构。
[0034](3)将带有微通孔列阵的PMMA膜采用化学沉积方法镀金属金。先将PMMA膜在敏化液中亲水处理，然后配置好AuCl3溶液和草酸溶液，将敏化后的PMMA膜清洗后放于器皿中，把AuCl3溶液和草酸溶液倒于器皿，反应60s后，将PMMA膜取出，干燥后，完成芯片制作。
[0035]实施例3
[0036]本实施例提供一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片及其制作方法，具体为一种以PET材质为基底的微通孔列阵芯片及其制作方法。
[0037]本实施例中芯片高分子聚合物基底材料为PET，厚度为80um，PET膜上分布微通孔列阵，孔为全通结构，孔径大小为20um，孔与间隙尺寸比例为1: 20，列阵排列方式为环形，PET膜上表面金属膜为一层金属铜。
[0038]本实施例提供的芯片制作方法步骤具体如下:
[0039](I)将80um厚PET膜固定在石英基底上，旋涂光刻胶AZ92600，胶厚1um，在热板上100度前烘1min，然后在365nm紫外曝光机下，利用接触式曝光方法，曝光剂量100mJ/cm2，显影30s，将掩模图形复制成光刻胶图形。
[0040](2)曝光显影完毕，将附有光刻胶图形的PET膜放于等离子体刻蚀机中，采用氧气、三氟甲烷、六氟化硫三种气体刻蚀，气体流量分别是38(^111，408(3011，108(^111，刻蚀功率100￥，刻蚀时间90min，刻蚀出微通孔列阵结构。
[0041](3)同样，将带有微通孔列阵的PET膜采用化学沉积方法镀金属铜，最后将PET膜取出干燥后，完成芯片制作。
【主权项】
1.一种微通孔列阵癌细胞检测生物芯片，其特征在于，芯片基底为高分子聚合物，厚度在10um以下，高分子聚合物上分布微通孔列阵，孔为全通结构，孔径大小为4um?10umJL与间隙尺寸比例为1:1?1:20，高分子聚合物表面为一层金属膜，膜厚为1nm?500nmo2.根据权利要求1所述的微通孔列阵癌细胞检测生物芯片，其特征在于，所述高分子聚合物可以为？1、?嫌仏、？已1'。3.根据权利要求1所述的微通孔列阵癌细胞检测生物芯片，其特征在于，所述微通孔列阵的排列方式可为正方向、六边形以及任意排布方式。4.根据权利要求1所述的微通孔列阵癌细胞检测生物芯片，其特征在于，所述金属膜材料为银、金或铜。5.—种如权利要求1所述的微通孔列阵癌细胞检测生物芯片的制作方法，其特征在于，该方法步骤如下: (1)光刻:将高分子聚合物薄膜平整附着在硬质硅或石英基底上，涂覆光刻胶，烘焙固化，然后光刻显影制作光刻胶掩蔽图形； (2)刻蚀:利用等离子体刻蚀机对附有光刻胶图形的高分子聚合物薄膜进行干法刻蚀，刻蚀出微通孔列阵结构； (3)镀膜:采用化学沉积法将敏化后带有微通孔阵列结构的高分子聚合物薄膜镀金属膜。
【文档编号】G01N33/50GK106018775SQ201610298065
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】张为国, 夏良平, 张之胜, 汤明杰, 史浩飞, 杜春雷
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院