用于制造微载体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造微载体的方法以及一种微载体。本发明尤其涉及适用于进行科研与临床实验室中生物和/或化学分析的微载体。
【背景技术】
[0002]本发明的范围内，微载体或微粒子分别指任何类型的微小尺寸的载体或粒子，典型的最大尺寸为10nm至300 μ m，优选为I μ m至200 μ m。
[0003]根据本发明，术语微载体是指一种功能化的，或适于功能化的微粒子，其包含，或适于包含，一种或多种连接在微载体的表面或浸渍入其本体的配体或功能性单元。广谱的化学和生物分子可作为配体与微载体连接。一个微载体可具有多种功能单元和/或配体。此处，术语功能性单元可定义为改性，连接，添加，覆盖，或共价或非共价的连接于所述微载体表面或浸渍入其本体的任意一种功能性单元。这些功能性单元包括在高通过量筛选技术和诊断学中常规使用的所有功能单元。
[0004]新药的发现或筛选以及DNA测序通常要涉及对大量化合物或分子的分析。这些分析典型地包括，例如，用于关注的化合物或特殊的目标分子的筛选化学库，或用于所关注的分子间的化学和生物反应的测试。这些分析经常需要进行数以千计的单独的化学和/或生物反应。
[0005]操作如此大量的单独反应会引发许多实际问题。其中，最为显著的问题可能是需要标记和追踪每个单独反应。
[0006]追踪反应“身份”的一种常规方法是通过在微量滴定板(微阵列)上物理性地分离每个反应来实现。然而，微量滴定板的使用会带来一些缺点例如，尤其是，所使用的微量滴定板尺寸的物理性限制，也因此限制了可在滴定板上进行的不同反应的数量。
[0007]考虑到微阵列使用中的限制，现在用功能性编码微粒(Funct1nalized encodedmicroparticles)有利地替代微阵列来进行化学和/或生物分析。每个功能性编码微粒具有一个编码用以唯一地识别与其表面连接的特定配体。这种功能性编码微粒的使用适用于随机处理，即数以千计的唯一功能性编码微粒可全部混合并同时进行分析。国际专利申请W000/63695中描述了上述功能性编码微粒的例子并展示在图1中。
[0008]国际专利申请WO 2010/072011中描述了一种至少具有可用作反应室的微流体通道的分析设备，在微流体通道内，可填充大量的功能性编码微粒或微载体1(图1)。微流体通道具有可用作过滤器的阻断装置，其在允许包含化学和/或生物试剂的液体溶液流过的同时阻断其中的微载体I。选择所述微流体通道的几何高度和所述微载体I的尺寸使得所述微载体I在每个微流体通道内部典型地以单层排列方式进行排列以防止所述微载体I彼此重叠。
[0009]可在其上连接的配体与流经的化学和/或生物试剂之间显示出所关注的有利反应的这些功能性编码微载体I其自身的编码之后被读取，从而导致配体被识别而产生有利反应。
[0010]该编码可包含有大量穿越孔2的独特图案，也可包括一种非对称取向标记，例如，L型标记3 (如图1所示)或三角形。这种非对称取向标记能够区分微载体I的上表面4和下表面5。
[0011]术语微流体通道是指一个封闭的通道，S卩，用于流体的细长通道，具有微小尺寸的横断面，即横断面的最小直径典型的为约I至500微米，优选为约10至200微米。微流体通道的纵向不一定是直线，其相当于微流体通道内流体流动的方向，即在假定流体为层流态时，优选相当于流体平均流速的矢量方向。
[0012]WO 2010/072011中描述的分析设备，所关注反应的测定可基于微流体通道内存在的每个编码微载体I的荧光强度的连续读数，如图2所示。换句话说，分析中存在的目标分子将会触发预定的荧光信号。然而，由于强背景荧光的存在，该预定荧光信号很难被检测。
[0013]已知可使用光学层来增加微载体涂层分析中发出的荧光强度以达到可检测的水平。例如，图2显示了通过文献WO 2011/044708中描述的方法获得的一组已涂层的微载体1，其中光学层沉积在微载体I上。
[0014]然而，图2中展示的生物分析的结果，显示了由涂层微载体I发出的荧光信号的不同模式。尤其是，一些微载体Ia发出了均匀的可检测的荧光信号而另一些微载体Ib发出了不完全的或不均匀的荧光信号，微载体Ib时常具有新月形状(下文称为“阴影效应”)。此外，一些微载体由于被它们表面的光学层免除而不发出任何可检测荧光。
[0015]这些缺陷使得难以在分析中提取到精确的定量信息。
[0016]一些微载体Ib上光学层的缺失或部分沉积是源于文献WO 2011/044708中所涉及的处理。实际上，这种处理不能在光学层沉积前以及沉积过程中避免一些微载体I之间部分或完全的重叠。这种重叠显示在图3中，其中微载体I的上表面4的区域A将被光学层涂覆，而所述微载体I的上表面4的区域B由于被另一个微载体I’遮盖而无法被所述光学层涂覆。
[0017]此外，在WO 2011/044708中描述的处理过程中，一些微载体会在涂层前翻滚因此导致涂层在错误的表面上。
[0018]另外，不可能在进行荧光分析前将部分涂层的微载体Ib或未涂层的微载体从涂层完好的微载体Ia中分离出来。实际上，微载体上光学层的存在只能在荧光分析过程中通过发出的荧光信号识别。
【发明内容】
[0019]本发明的目标在于补救上述全部或部分缺点。
[0020]为了这个目标，本发明提供一种用于制造微载体的方法，其包含下列步骤:
[0021](a)提供一种具有夹层结构的晶片，其包含底层，顶层以及位于所述底层和顶层之间的绝缘层，
[0022](b)蚀刻掉顶层以勾画微载体本体的侧壁，
[0023](C)至少在本体的上表面上沉积第一活性层，
[0024](d)将连续聚合物层涂覆在第一活性层上，
[0025](e)蚀刻掉底层和绝缘层，
[0026](f)去除聚合物层以释放微载体。
[0027]因此，在根据本发明的方法中，当微载体仍连接在晶片上时完成第一活性层的沉积，以防止发生上述翻滚或重叠现象。第一活性层均匀地沉积在本体的整个上表面上以避免在分析过程中发生上述的“阴影效应”。因此，保持了关于流经微通道的配体和目标分子的精确定量信息的数据完整性。
[0028]微载体在释放之前连接在一起，因此避免微载体在用于制造它们的设备的敏感部分例如在涡轮泵中，被分散。
[0029]可选地，在上述步骤(a)和(b)之间进行沉积第一活性层的步骤(C)。在一个变化例中，步骤(a)至⑴连续地进行。
[0030]根据一种实施方式，步骤(e)通过首次蚀刻和二次蚀刻进行，首次蚀刻在保留绝缘层的同时对底层进行选择性蚀刻，例如通过使用蚀刻槽来完成，以及二次蚀刻用于蚀刻绝缘层，例如通过干蚀刻来完成。
[0031]如果底层包含单晶硅，则蚀刻槽可以为氢氧化钾槽。另外，如果绝缘层包含二氧化娃，干蚀刻可通过CHF3 (三氟甲烷)的等离子蚀刻或CF4的等离子蚀刻进行。
[0032]聚合物层也可通过干蚀刻去除。例如，如果聚合物层包含聚对二甲苯，其可通过氧等离子体进行蚀刻。
[0033]另外，例如，在步骤(b)和(C)之间，可将一种区别性标记例如一种编码雕刻在微载体上。
[0034]相同的区别性标记可归因于大量的微载体，例如属于相同组别的所有微载体。
[0035]因此，在分析的过程中，不同类型的微载体可混合在一起同时使用，每种类型具有自己的区别性标记并且可携带一种或多种配体。在这种情况下，特异性的标记能够在分析中识别每个微载体和其连接的配体的类型。
[0036]当在沉积第一活性层(步骤c)之前雕刻该区别性标记时，要选择所述活性层的厚度与所述区别性标记的尺寸以便该区别性标记经由第一活性层是可读取的。
[0037]另外，底层和/或顶层可包含单晶硅，绝缘层可包含二氧化硅以及聚合物层可包含聚对二甲苯。根据另一个实施方式，聚合物层是胶层用于将支撑层粘结到晶片上。
[0038]通过已知的蚀刻方法例如选择性氢氧化钾槽蚀刻可容易且高效地蚀刻掉单晶硅层O
[0039]包含二氧化硅的绝缘层能够在使用蚀刻槽蚀刻底层的同时保护微载体。
[0040]聚对二甲苯层是能够在释放前保持微载体的高抗蚀层。
[0041]粘结到晶片上的支撑层的使用提供提高的机械性能以利于在制造微载体的过程中对晶片操作。
[0042]根据本发明的一个实施方式，例如在步骤(e)和(f)之间，至少在微载体本体的下表面上沉积第二活性层。
[0043]通过这种方法制造的微载体包含两个相对的活性层，分别为在本体的上表面上的第一活性层和在本体的下表面上的第二活性层。
[0044]第一活性层和/或第二活性层可包含具有光学或磁学特性的材料，多晶硅和/或聚四氟乙烯，或具有高反射率的金属层。
[0045]使用具有光学特性的材料将大幅地提高由微载体的相应表面发出的荧光信号。例如，具有磁学特性的材料可用于将微载体定位在希望的方向上。多晶硅的使用增大本体相应表面的孔隙率从而增强所述表面的有效涂层区域。最后，聚四氟乙烯可用于在分析中减少微载体与其所放置的表面之间的摩擦。
[0046]第一活性层和/或第二活性层可包含氧化物或氮化物，例如二氧化硅，或金属层。
[0047]二氧化硅可用于使本体的相应表面平滑并且增加所述表面上非特异性分子的滑动。因而由连接在所述表面的分子发出的特异性信号被增强而由非特异性分子发出的干扰信号被较大程度地减弱。
[0048]本发明也涉及根据本发明的方法获得的微载体，其包含本体，所述本体具有覆盖有第一活性层的上表面和覆盖有第二活性层的下表面。
[0049]当本体的上表面和下表面均被包含具有光学特性的材料的活性层(光学层)覆盖时，无论微载体的取向如何均能进行可靠的分析。
【附图说明】
[0050]通过非限制实施例结合附图，本发明和下述说明书中的其他细节、特征和优点可以被更好地理解，其中:
[0051]图1:展示了根据现有技术的微载体的顶部透视图；
[0052]图2:展示了在分析中观察到的根据现有技术的微载体上的荧光发射量；
[0053]图3:展示了根据现有技术的微载体制造方法中在光学层沉积之前一组微载体的顶部透视图；
[0054]图4至12:展示了根据本发明的一个实施方式制造微载体的方法的连续步骤；
[0055]图13至17:展示了本发明的另一个实施方式
[0056]图18:展示了在分析中观察到的根据本发明的微载体上的荧光发射量。
【具体实施方式】
[0057]下文将参考图6至17描述根据本发明来制造微载体的方法。该方法包含下列连续步骤:
[0058]第一步，如图4所示，包括提供一种具有夹层结构的晶片6，该晶片6包含底层7，顶层8和位于所述的底层与顶层7，8之间的绝缘层9。
[0059]例如，所述晶片6是SOI (在绝缘体上的硅)晶片，其具有直径为100mm、厚度为380 μ m的底层7，厚度为I ym的绝缘层9和厚度为10 μ m的顶层8。顶层8和底层7由单晶硅制成，绝缘层9由二氧化硅制成。
[0060]第二步，如图5所示，包括在顶层8上涂覆光致抗蚀剂层10。为了勾画微载体的轮廓表面，使