酵素微反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型關(guān)于一種生物檢測(cè)晶片，尤指一種酵素微反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]生物檢測(cè)晶片(b1chip)是一種微型裝置，利用微電子技術(shù)將儀器微小化，然后在微小化后的裝置上放置特定的生物材料(例如核酸或蛋白質(zhì))，這些生物材料可以與其他預(yù)測(cè)生物樣品發(fā)生特異性的生化反應(yīng)，反應(yīng)后的信號(hào)可經(jīng)各種感應(yīng)器或感應(yīng)物質(zhì)定量，進(jìn)而得知生物反應(yīng)。此種利用微電子、微流體及生物技術(shù)所制出的微型裝置稱之為生物檢測(cè)晶片，它結(jié)合了各層面的專業(yè)領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)診斷、基因探針、制藥、生物技術(shù)、微機(jī)電、半導(dǎo)體及電腦等領(lǐng)域發(fā)展而成的。
[0003]生物檢測(cè)晶片通常以硅晶片、玻璃或高分子為基材(substrate)，以微小化技術(shù)整合生物有機(jī)分子如核酸或蛋白質(zhì)為生化探針，用來(lái)檢測(cè)或分析生物性分子。生物檢測(cè)晶片的體積小、反應(yīng)快速并且能夠平行分析大量生物資訊，因此適用于生化處理、分析、檢驗(yàn)、新藥開發(fā)及環(huán)境監(jiān)測(cè)等用途上。生物晶片大致上可分為兩大類，一為著眼于功能整合的處理型晶片(lab-on-a-chip)，二為能獲得大量資訊的微陣列晶片(microarray)。微陣列晶片因其探針?lè)N類不同又可分為基因晶片(gene chip)及蛋白質(zhì)晶片(protein chip)兩種，主要是將不同的DNA或蛋白質(zhì)分子，以數(shù)百微米的間距，密集地固定排列在數(shù)平方公分的面積上做為探針，待檢測(cè)的生物樣品經(jīng)過(guò)處理后與晶片上的探針進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生的信號(hào)由掃描儀器與分析儀器判讀，如此便可以在短時(shí)間內(nèi)一次提供大量的基因序列或蛋白質(zhì)表現(xiàn)的相關(guān)訊息。
[0004]生物檢測(cè)晶片是半導(dǎo)體積體電路制程技術(shù)應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研宄非常成功的實(shí)例。傳統(tǒng)的生物檢測(cè)晶片在基材上形成一層光阻圖案層后，便直接在其表面結(jié)合生物材料用以檢測(cè)待測(cè)物，但此種作法可能因生物材料與光阻結(jié)合力不足，導(dǎo)致檢測(cè)上的不精準(zhǔn)及穩(wěn)定性不足等問(wèn)題，因此，如何發(fā)展一種可改善現(xiàn)有技術(shù)缺失的生物檢測(cè)晶片，實(shí)為目前迫切需解決的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一生物檢測(cè)晶片，俾解決現(xiàn)有生物檢測(cè)晶片檢測(cè)不精準(zhǔn)及穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，并同時(shí)達(dá)到成本降低及制程方便快速的目的，使生物檢測(cè)晶片的應(yīng)用更加廣泛。
[0006]本實(shí)用新型的又一目的在于提供一酵素微反應(yīng)器，以檢測(cè)酵素與酵素抑制劑或酵素受質(zhì)的反應(yīng)，藉此定量并篩選樣品溶液中酵素抑制劑或酵素受質(zhì)的含量，并可進(jìn)一步應(yīng)用于藥物的開發(fā)篩選。
[0007]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型的提供一種酵素微反應(yīng)器，至少包括:一基材；一光阻圖案層，形成于該基材的一表面；一阻斷層，形成于該基材的該表面未被該光阻圖案層覆蓋的區(qū)域；一鍵結(jié)層，以共價(jià)鍵結(jié)方式形成于該光阻圖案層上；至少一銜接分子，以共價(jià)鍵結(jié)方式與該鍵結(jié)層結(jié)合；以及一探針?lè)肿?，由一酵素所?gòu)成，并以共價(jià)鍵結(jié)方式與該銜接分子結(jié)合，用以與一酵素抑制劑或一酵素受質(zhì)結(jié)合。
[0008]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該基材為玻璃、硅晶片或塑膠。
[0009]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該光阻圖案層成分為SU-8光阻。
[0010]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該光阻圖案層每一點(diǎn)的直徑大小為10至300 μ m0
[0011]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該光阻圖案層利用無(wú)光罩微影技術(shù)所形成。
[0012]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該阻斷層成分為二甲基二氯硅烷(dimethyldichlorosilane)。
[0013]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該鍵結(jié)層成分為3-[雙(2-羥乙基)氨基]丙基三乙氧基娃燒(3-[Bis (2-hydroxyethyl) amino] propyl-triethoxy si lane)。
[0014]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該銜接分子成分為1，4-苯二異硫氰酸(I, 4-phenylene diisoth1cyanate)。
[0015]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器中，該酵素為甲型醣苷酶、葡萄糖神經(jīng)酰胺合成酶、或尿素酶。
[0016]本實(shí)用新型提供的酵素微反應(yīng)器藉由鍵結(jié)層及銜接分子的設(shè)計(jì)，使探針?lè)肿右怨矁r(jià)鍵結(jié)方式結(jié)合于光阻圖案層上，故具有較強(qiáng)的結(jié)合力，使本實(shí)用新型的酵素微反應(yīng)器具有較佳的穩(wěn)定性以及精準(zhǔn)度，同時(shí)還具有成本低、制程方便的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的生物檢測(cè)晶片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的生物檢測(cè)晶片制造方法流程圖。
[0019]圖3A至3F為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的生物檢測(cè)晶片制造方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0021]1:生物檢測(cè)晶片
[0022]10:基材
[0023]11:光阻圖案層
[0024]12:阻斷層
[0025]13:鍵結(jié)層
[0026]14:銜接分子
[0027]15:探針?lè)肿?br>【具體實(shí)施方式】
[0028]體現(xiàn)本實(shí)用新型特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本實(shí)用新型能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本實(shí)用新型的范圍，且其中的說(shuō)明及附圖在本質(zhì)上當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本實(shí)用新型。
[0029]本實(shí)用新型的酵素微反應(yīng)器可為一生物檢測(cè)晶片。請(qǐng)參閱圖1，其為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的生物檢測(cè)晶片結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)用新型的生物檢測(cè)晶片I至少包括基材10、光阻圖案層11、阻斷層12、鍵結(jié)層13、銜接分子14及探針?lè)肿?5。其中，光阻圖案層11形成于基材10的表面，阻隔層12形成于基材10表面未被光阻圖案層11覆蓋的區(qū)域，鍵結(jié)層13以共價(jià)鍵結(jié)方式形成于光阻圖案層11上，銜接分子14以共價(jià)鍵結(jié)方式與鍵結(jié)層13結(jié)合，探針?lè)肿?5以共價(jià)鍵結(jié)方式與銜接分子14結(jié)合，用以與一待測(cè)分子進(jìn)行特異性反應(yīng)。以下則進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型生物檢測(cè)晶片的制造方法。
[0030]請(qǐng)同時(shí)參閱圖2及圖3A至3F，其中圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的生物檢測(cè)晶片制造方法流程圖，圖3A至3F為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的生物檢測(cè)晶片制造方法的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3A所示，制造生物檢測(cè)晶片I首先必須提供一基材10(步驟S10)，其中基材10可為但不限于玻璃、硅晶片、塑膠、或其他高分子材料。接著，如圖3B所示，使用微影技術(shù)于基材10的表面上形成一光阻圖案層11 (步驟Sll)，其首先于基材10表面上形成一光阻層，并于光阻層的特定區(qū)域上照光，使光阻產(chǎn)生聚合反應(yīng)，再利用顯影液將未產(chǎn)生聚合反應(yīng)的光阻洗掉，以形成光阻圖案層11。該光阻圖案層11即定義出微陣列結(jié)構(gòu)，其中每一點(diǎn)的直徑大小約為10至300 μ m，高度約為1-5 μ m，且該光阻較佳為環(huán)氧樹脂類的SU-8光阻，但不以此為限。
[0031]傳統(tǒng)的微影技術(shù)藉由一光罩進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移。使用該技術(shù)前，須將預(yù)先設(shè)計(jì)好的微結(jié)構(gòu)圖形制作在光罩上，并將基材10表面清潔干凈，以增加基材10與光阻的附著性。接著以光阻涂布機(jī)將光阻均勻涂布在基材10上，經(jīng)過(guò)軟烤，再以UV光照射光罩上的圖形，使得光阻能呈現(xiàn)出光罩上所設(shè)計(jì)的圖形，最后再以顯影液將圖形顯影呈現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)過(guò)硬烤后，便能制作出經(jīng)設(shè)計(jì)的光阻圖案層11。
[0032]另外，也可使用無(wú)光罩微影技術(shù)進(jìn)行光阻圖案層11的制作。此技術(shù)由一數(shù)字化微鏡面取代傳統(tǒng)的光罩，以數(shù)字化微鏡面元件的晶片控制聚合反應(yīng)的光阻圖案形狀。UV光源通過(guò)聚光鏡、數(shù)字化微鏡面、光圈、準(zhǔn)直鏡以及反射鏡等光路架設(shè)系統(tǒng)直接投影于倒立式螢光顯微鏡的樣品平臺(tái)，再經(jīng)由自行撰寫設(shè)計(jì)的電腦程序控制數(shù)字化微鏡面的方向及入射光的曝光圖形影像成像，以于基材10表面上形成光阻圖案層11。
[0033]然后，如圖3C所示，再于基材10表面未覆蓋光阻圖案層11的區(qū)域形成一阻斷層12(步驟S12)，其中阻斷層12的表面不具有活性官能基，可阻斷待測(cè)分子以非特異性反應(yīng)附著于此，使得后續(xù)生物檢測(cè)反應(yīng)可精確地發(fā)生于由光阻圖案層11所定義的微陣列結(jié)構(gòu)上。在一較佳實(shí)施例中，阻斷層12可藉由娃燒化反應(yīng)(silanizat1n)來(lái)形成，例如以二甲基二氯娃燒(dimethyldichlorosi lane)與基材10進(jìn)行反應(yīng)而形成阻斷層12，且可形成于微結(jié)構(gòu)的微小間隔(例如約50-150 μπι)中。在另一些實(shí)施例中，阻斷層12成分亦可為氧化娃(silicon oxide)、聚乙稀卩比略燒酮(polyvinylpyrrolidone, PVP)、小牛血清蛋白(bovine serum albumin, BSA)或脫脂奶粉，但不以此為限。
[0034]之后，如圖3D所示，以共價(jià)鍵結(jié)方式形成一鍵結(jié)層13于光阻圖案層11上(步驟S13)，且鍵結(jié)層13具有至少一活性官能基，例如氫氧基或胺基，可用來(lái)連接銜接分子14。在一較佳實(shí)施例中，鍵結(jié)層13成分可為但不限于3-氨丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES)，例如3-[雙(2-輕乙基)氨基]丙基三乙氧基娃燒(3_ [Bis (2-hydroxyethyl) amino] propyl-triethoxy si lane)，其可與光阻圖案層 11 表面的氧原子形成共價(jià)鍵結(jié)，并具有氫氧基作為活性官能基，用以連接銜接分子14。在另一些實(shí)施例中，鍵結(jié)層13成分亦可為環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基娃燒(glycidoxypropyltrimethoxysilane)、正十八燒基三氯娃燒(n-octadecyltrichlorosilane)或氯二甲基辛娃燒(chlorodimethyloctylsilane)，但不以此為限。
[0035]接著，如圖3E所示，形成至少一銜接分子14于鍵結(jié)層13上(步驟S14)，其中銜接分子14以共價(jià)鍵結(jié)方式與鍵結(jié)層13的活性官能基結(jié)合。在一較佳實(shí)施例中，銜接分子14成分可為但不限于1，4-苯二異硫氰酸(1，4-phenylene diisoth1cyanate, F1DITC)，其所含的一異硫氰酸官能基可與鍵結(jié)層13的活性官能基結(jié)合，另一異硫氰酸官能基則可與探針?lè)肿?5的活性官能基結(jié)合，例如與蛋白質(zhì)分子N端的胺基結(jié)合。在另一些實(shí)施例中，銜接分子14成分亦可為戊二醛(glutaraldehyde)、1_甲基咪挫(l-methylimidazole)、4-輕基苯甲酸(4-hydroxybenaldehyde)或4_氨基