一种基于单分子微阵列芯片基片的盲孔状微孔制作方法与流程

1.本发明涉及一种单分子检测芯片的制作方法，尤其是指一种基于单分子微阵列芯片基片的盲孔状微孔制作方法，该种基于单分子微阵列芯片基片的盲孔状微孔制作方法可以有效解决目前单分子检测技术存在芯片制作难度大，芯片制作工艺复杂，芯片合格率低等难题，可广泛应用于各种需要盲孔状微孔的单分子检测芯片基片制作；属于单分子检测技术领域。背景技术：2.单分子检测是近年来快速发展起来的一种超灵敏的检测技术，为分析化学工作者提供了全新的检测领域和方法。在进行单分子检测中许多都会采用到微阵列芯片，微阵列芯片是通过应用平面微细加工技术和超分子自组装技术，把大量分子检测单元集成在一个微小的固体基片表面，可同时对大量的核酸和蛋白质等生物分子实现高效、快速、低成本的检测和分析；因此必须在芯片基片的基体表面制作出细微阵列化的盲孔状微孔，再将分子检测单元集成在盲孔状微孔，然后进行检测。3.这些芯片基片上的盲孔状微孔大多只有2-5微米，所以采用普通的加工制作方法难以加工出来；而且由于是盲孔，加工难度更大，所以只能是一般采用化学腐蚀，或模压成型来制作盲孔。采用化学腐蚀，必须通过化学药剂对基片进行腐蚀，这样做一则时间长，二则难以控制腐蚀的精度，所以在工业化生产中很少采用；采用模压成型，是先制作出微阵列的盲孔型模，再利用型模制作微阵列芯片基片的盲孔，目前单分子检测芯片基片的盲孔普遍就是先采用此方法。采用此种方法来制作芯片基片的盲孔状微孔，对芯片基片的制造工艺和精度要求很高；由于单分子检测的盲孔状微阵列微孔接近微米加工体系极限的3μm微孔阵列，加工精度要求高、生产成本高昂；所以制作芯片基片时，都是先利用化学腐蚀方法制作出一个微阵列的盲孔凹模，再利用盲孔凹模，在盲孔凹模上用铜材浇注出盲孔凸模，在对盲孔凸模进行修整后得到标准的芯片基片模压成型模，利用该成型模，通过模压或注塑制作出带有微阵列盲孔的检测芯片基片。采用这种方法才能实现单分子检测芯片基片的批量化生产，但是采用这种方法时，对于制作标准的芯片基片成型模的难度相当大，不仅工艺复杂，而且修整的技术需要十分精细，国内现有工艺无法实现，现在制作的盲孔微孔的精度都达不到理想的效果（如附图1所示，微孔的周边都是齿状），成了制约单分子技术检测在国内推广应用的一大障碍，因此很有必要对此加以改进。4.通过查询检索发现有美国quanterix公司就相同的技术申请了相关的专利，另外也有一些相关的专利，但没有与本技术相同技术的专利文献报道，最为接近的有以下几篇：1、专利号为cn201611001903.7，名称为“单分子检测方法”，申请人为：清华大学;鸿富锦精密工业(深圳)有限公司的发明专利，该专利公开了一种单分子检测的装置，包括；一容器，所述容器包括一入口以及一出口；一分子载体，所述分子载体包括一基板以及设置于所述基板表面的金属层；一检测器；以及一控制电脑；其中，所述基板包括一基底以及多个设置于该基底表面的图案化的凸起，所述图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，从而定义多个孔洞；所述金属层设置于所述图案化的凸起的表面。由于金属层设置在图案化的凸起的表面，而图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，因此，在外界入射光电磁场的激发下，金属表面等离子体发生共振吸收，而交叉设置的凸条起到表面增强拉曼散射的作用，可提高sers增强因子，增强拉曼散射。该专利只是提出对分子载体的改进，并未提出如何解决现有单分子检测所存在的检测时间长的问题。5.2、专利号为cn201780045669.4，名称为“用于单分子检测的阵列及其应用”，申请人为：【美国】卓异生物公司的发明专利申请，该专利申请公开了1.一种产生阵列的方法，所述方法包括：分别确定第一靶探针和第二靶探针与多个捕获探针的杂交效率，其中所述第一靶探针和第二靶探针以及所述多个捕获探针是寡核苷酸探针，所述第一靶探针包含第一标记或序列，所述第二靶探针包含与所述第一标记或序列不同的第二标记或序列；基于所述杂交效率预选择所述多个捕获探针在基板上将要被固定的密度；和根据所述密度将所述多个捕获探针固定至所述基板，从而在所述基板上产生多个元件。6.3、专利号为cn201610412641.7，名称为“用于基质辅助激光解析电离质谱的阵列芯片及其制备方法与应用”，申请人为：清华大学的发明专利申请，该专利申请公开了一种用于基质辅助激光解析电离质谱的阵列芯片及其制备方法与应用。该阵列芯片包括由基底层和微孔阵列层组成的微坑阵列层；在所述基底层上，每个微坑的底部为具有锥孔的多孔结构，所述微坑的底部的表面上负载有金纳米粒子，所述锥孔的底部沉积有银纳米粒子。7.上述这些专利虽然都涉及到了微阵列芯片，也涉及到了一些对微阵列芯片的改进，其中专利cn201610412641.7也提到了分层结构，但是并未提出对盲孔的改进，只是在盲孔的上面增加了微孔阵列层的su-8光刻胶层（1），而作为基底层的硅基板( 2 ) 上的盲孔仍是采用基于金属辅助化学腐蚀原理形成的，仍存在前面所述的问题，所以很有必要对此加以改进。技术实现要素：8.本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种基于单分子微阵列芯片基片的盲孔状微孔制作方法。通过对现有单分子微阵列芯片基片盲孔制作方法的改进，降低单分子微阵列检测芯片基片的制作难度，提高基片盲孔制作精度。9.本发明主要通过以下技术方案实现的：一种基于单分子微阵列芯片基片的盲孔状微孔制作方法，以单分子检测芯片基片上所需盲孔状微孔的深度为界线，对的盲孔状微孔进行拆解，将盲孔状微孔的整体分成两部分；一部分为微孔部分基体，另一部分为底层部分基体，其中微孔部分基体上有单分子检测所需的盲孔状微孔阵列；先分别制作好微孔部分基体和底层部分基体，在微孔部分基体上加工好所需大小的微孔通孔，再将微孔部分基体和底层部分基体复合在一起，形成带有盲孔状微孔的单分子检测芯片基片。10.进一步地，所述的将微孔部分基体和底层部分基体复合在一起是在做好微孔部分基体和底层部分基体后将微孔部分基体和底层部分基体通过粘结复合在一起，形成一个整体。11.进一步地，所述的将微孔部分基体和底层部分基体复合在一起是在做好微孔部分基体和底层部分基体后将微孔部分基体和底层部分基体通过熔融复合在一起，形成一个整体。12.进一步地，所述的微孔部分基体是采用单分子检测芯片所需的材料制作而成，在微孔部分基体上布置有多个通过状的微孔，多个通过状的微孔形成阵列；制作时，先按照将单分子检测芯片基片所需的形状大小制作出基片本体，再在基片本体上按照所需阵列加工布置多个微孔，且直接加工成通孔状的微孔，形成带有通孔状微孔的微孔部分基体。13.进一步地，所述的加工包括光学加工，或化学腐蚀，或电火花；所形成的微孔直径为微米级通孔。14.进一步地，所述的微孔部分基体和底层部分基体是采用相同材料制作的。15.进一步地，所述的微孔部分基体和底层部分基体是采用不相同材料制作的。16.进一步地，所述的微孔部分基体采用不透光的芯片材料制作，底层部分基体采用透光的材料制作。17.进一步地，所述的微孔部分基体材料包括玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜、高聚物、陶瓷。18.进一步地，所述的底层部分基体材料包括玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜、高聚物、陶瓷。19.本发明的有益效果：本发明将单分子检测芯片的盲孔状微孔拆解成两部分，分别制作微孔和底层，再复合成整体，形成盲孔，这样能简化微孔盲孔的加工制作方法，降低工艺难度，适合大规模工业化批量生产；具有以下一些优点：1）将盲孔分成两部分制作，降低了芯片基片的制作难度，可以直接采用常规的电子芯片的制作方法，先制作芯片带盲孔的芯片基体层，再与底层基体层进行复合形成盲孔，大大降低了制作的工艺难度；2）提高芯片基片的微孔精度，由于采用电子芯片制作技术制作微阵列微孔，可以采用激光打孔等其它加工方法，取代目前的化学刻蚀，或模压成型，消除了化学腐蚀和模压多次转形所造成的误差，可以大幅提升制造精度；3）微孔的深度是按照所需要的盲孔的深度进行分割分层所形成，也很容易保证深度的一致性；4）通过改变芯片芯片基体层和底层基体层的材料，可以实现不同需求的芯片基片的需要，有利于进行底部的检测。附图说明20.图1为本发明制作流程示意图；图2为本发明的基片结构示意图；图3为本发明所形成的微孔剖面结构示意图；图4为本发明所形成的微孔剖面的另一种结构示意图。具体实施方式21.下面结合具体实施例对本发明做详细说明。22.实施例一一种单分子免疫检测芯片基片的盲孔状微孔制作方法，单分子免疫检测芯片基片1上有阵列布置的盲孔状微孔4；先确定单分子基因检测芯片基片的厚度h，再以单分子免疫检测芯片基片上所需盲孔状微孔的深度为界线，对的盲孔状微孔进行分割拆解；将整个盲孔状微孔整体分成两部分；一部分为微孔部分基体2，另一部分为底层部分基体3，其中微孔部分基体2的厚度为单分子基因检测芯片基片所需要的深度h1，微孔部分基体2上有单分子检测所需的盲孔状微孔4；先分别制作好微孔部分基体2和底层部分基体3，在微孔部分基体上加工好所需大小的微孔通孔5，再将微孔部分基体和底层部分基体复合在一起，形成带有盲孔状微孔的单分子免疫检测芯片基片。23.具体制作方法如下：制作工艺步骤如附图1所示，包括以下步骤：1）先确定单分子免疫检测芯片基片的整体厚度h和阵列盲孔状微孔的深度h1，以阵列盲孔状微孔的深度为界线，设定微孔部分基体和底层部分基体的厚度，使得微孔部分基体和底层部分复合后形成的整体厚度等于单分子免疫检测芯片基片的整体厚度；2）制作微孔部分基体2：选择硅片做基材，按照单分子免疫检测的要求裁剪大小，并以单分子免疫检测的要求的盲孔微孔的深度h1为厚度进行加工，加工至0.2mm以上厚度的片材，进行表面抛光处理，形成微孔部分基体2的基片；再采用激光打孔方式在微孔部分基体基片上按照微阵列打通孔5，孔径在2-4微米，激光打孔后再利用激光倒角，形成微孔的坡口6，坡口6深度为微孔部分基体厚度的1/4-1/3；角度为与微孔中心轴线形成夹角30-60度，形成带有坡口微孔的微孔部分基体2；3）制作底层部分基体3：选择玻璃片做底层部分基体材料，根据微孔部分基体的形状大小切割玻璃片，玻璃片的厚度为单分子免疫检测芯片基片的整体厚度减去微孔部分基体的厚度，进行表面抛光，形成底层部分基体3；4）选择粘合剂：根据硅片与玻璃片的特性，选择光固化胶黏剂；5）微孔部分基体和底层部分基体复合：在硅片底面均匀涂布光固化胶黏剂，采用光学材料粘合法在2-3秒内将玻璃片贴合在硅片上，在温度30-40℃条件下，压紧1-2分钟，通过光照使得硅片和玻璃片紧密复合在一起，形成一层粘结层7，粘结后形成带有盲孔状微孔的单分子免疫检测芯片基片。24.按照上述方法制作出来的单分子免疫检测芯片基片，不仅有所要求的盲孔状的阵列微孔，而且由于微孔部分基体和底层部分基体采用不同的材料组合，且底层部分基体采用透光玻璃，使得盲孔底部成为了透明状，能从底部进行观察，有利于从底部进行检测，这样更叫方便进行单分子免疫检测。25.实施例二一种单分子基因检测芯片基片的盲孔状微孔制作方法，单分子基因检测芯片基片上有阵列布置的盲孔状微孔；先确定单分子基因检测芯片基片的厚度h，再以单分子基因检测芯片基片上所需盲孔状微孔的深度h1为界线，对的盲孔状微孔进行分割拆解；将整个盲孔状微孔整体分成两部分；一部分为微孔部分基体202，另一部分为底层部分基体203，其中微孔部分基体202上有单分子检测所需的微孔；先分别制作好微孔部分基体202和底层部分基体203，在微孔部分基体202上加工好所需大小的微孔通孔205，再将微孔部分基体202和底层部分基体203复合在一起，形成带有盲孔状微孔的单分子基因检测芯片基片。26.具体制作方法如下：1）先确定单分子基因检测芯片基片的整体厚度和阵列盲孔状微孔的深度；以阵列盲孔状微孔的深度为界线，设定微孔部分基体和底层部分基体的厚度，使得微孔部分基体和底层部分复合后形成的整体厚度等于单分子免疫检测芯片基片的整体厚度；2）制作微孔部分基体202：选择聚酯片做基材，按照单分子免疫检测的要求裁剪大小，切割至所需要的大小，进行表面抛光处理，形成微孔部分基体基片；再采用电火花打孔或刻蚀方式在微孔部分基体基片上按照微阵列打通孔205，孔径在2-4微米，形成直孔状的微孔部分基体。27.3）制作底层部分基体203：也选择相同的聚酯片做底层部分基体材料，根据微孔部分基体的形状大小切割玻璃片，底部聚酯片的厚度为0.1-0.3mm，进行表面抛光，形成底层部分基体203；也可以根据需要选择与微孔部分基体不同材料制作底层部分基体。28.4）微孔部分基体和底层部分基体复合：将微孔部分基体和底层部分基体复合合在一起，通过熔融方式复合在一起，在温度30-40℃条件下，压紧1-2分钟，使得硅片和玻璃片紧密复合在一起，形成一个熔融层206，微孔部分基体202和底层部分基体203复合后形成带有盲孔状微孔的单分子免疫检测芯片基片。29.所述的聚酯片包括聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜、高聚物等聚酯材料制作的聚酯片。也可以采用陶瓷片代替聚酯片。30.发明的有益效果本发明将单分子检测芯片的盲孔状微孔拆解成两部分，分别制作微孔和底层，再复合成整体，形成盲孔，这样能简化微孔盲孔的加工制作方法，降低工艺难度，适合大规模工业化批量生产；具有以下一些优点：1）将盲孔分成两部分制作，降低了芯片基片的制作难度，可以直接采用常规的电子芯片的制作方法，先制作芯片带盲孔的芯片基体层，再与底层基体层进行复合形成盲孔，大大降低了制作的工艺难度；2）提高芯片基片的微孔精度，由于采用电子芯片制作技术制作微阵列微孔，可以采用激光打孔等其它加工方法，取代目前的化学刻蚀，或模压成型，消除了化学腐蚀和模压多次转形所造成的误差，可以大幅提升制造精度；3）微孔的深度是按照所需要的盲孔的深度进行分割分层所形成，也很容易保证深度的一致性；4）通过改变芯片芯片基体层和底层基体层的材料，可以实现不同需求的芯片基片的需要，有利于进行底部的检测。