專利名稱：生物蛋白質(zhì)分子芯片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物蛋白質(zhì)分子芯片的制造方法，實(shí)質(zhì)上是一種蛋白質(zhì)分子在硅表面的活性裝配方法，該方法可以應(yīng)用于DNA芯片和蛋白質(zhì)芯片的制造，屬于生物傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
DNA芯片或蛋白質(zhì)芯片是在一個(gè)非常小的幾何尺度的表面積上，集成多種DNA或蛋白質(zhì)的活性。僅用微量的生物(生理)的采樣可以同時(shí)檢測(cè)和研究不同的分子、包括分子之間的相互作用以及基因的表達(dá)，獲得各種條件下分子組的條件變化，從而可以獲得生命活動(dòng)的規(guī)律，生物分子芯片以及生物分子識(shí)別和檢測(cè)技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成為21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的前沿技術(shù)。
眾所周知，由于生物分子對(duì)外界環(huán)境非常敏感，很容易失去活性。蛋白質(zhì)芯片制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是將蛋白質(zhì)分子轉(zhuǎn)移到硅襯底上，既要求高集成度又必須保證蛋白質(zhì)分子的活性。傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，在硅表面刻蝕加工的圖形，其最小尺寸僅能提高幾百個(gè)納米到幾微米，其集成度還不算高，尚需進(jìn)一步提高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)才能滿足當(dāng)今技術(shù)上的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蛋白質(zhì)分子在硅表面的活性裝配方法，可以制備超高集成度的蛋白質(zhì)芯片。本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過特定的刻蝕技術(shù)，制成具有超高集成度的蛋白質(zhì)芯片。
本發(fā)明的一種蛋白質(zhì)芯片的制造方法，實(shí)質(zhì)上是一種活性蛋白質(zhì)分子在硅表面的固定方法，其特征在于具有如下各工藝步驟本發(fā)明的一種生物蛋白質(zhì)分子芯片的制造方法，實(shí)質(zhì)上是一種蛋白質(zhì)分子在硅表面的活性裝配方法，其特征在于具有如下各工藝步驟a.首先采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝清洗和熱氧化硅片；b.將上述預(yù)處理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中，浸泡一定時(shí)間使硅片表面帶有十八烷基，十八烷基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有排斥性；c.采用原子力顯微鏡(AFM)納米刻蝕技術(shù)在上述的處理過的硅片表面刻蝕納米圖形；刻蝕的方法是在原子力顯微鏡探針與硅表面之間施加電壓，移動(dòng)探針，在硅表面形成幾十納米寬度的圖形，使被刻蝕的圖形所在位置的十八烷基被破壞而除去；d.將上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，硅片上十八烷基被破壞的納米圖形表面帶有氨基，該氨基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有親和性；e.將上述帶有納米圖形的硅片浸入蛋白質(zhì)分子溶液中，使蛋白質(zhì)分子被固定在刻蝕圖形位置的硅片表面上。
本發(fā)明的蛋白質(zhì)芯片制造方法，比目前傳統(tǒng)使用的方法有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)和效果1.本發(fā)明的方法，其刻蝕的圖形一般在幾十個(gè)納米，比目前的技術(shù)低1到2個(gè)數(shù)量級(jí)，從而使蛋白質(zhì)芯片的集成度提高了1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。
2.本發(fā)明的方法能有效保證蛋白質(zhì)分子的活性，且可提高蛋白質(zhì)分子結(jié)合的牢固程度。
3.傳統(tǒng)的光刻技術(shù)很難達(dá)到納米級(jí)的檢測(cè)單元，集成度難以突破，而本發(fā)明能達(dá)到納米級(jí)的檢測(cè)單元，集成度可達(dá)超高程度。


圖1為本發(fā)明方法中活性蛋白質(zhì)分子在硅表面固定的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例1本發(fā)明的具體工藝步驟如下a.首先，采用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝清洗和熱氧化硅片；清洗和熱氧化后的硅片表面有一層500納米的二氧化硅層；b.將上述預(yù)處理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中10分鐘，使硅片表面帶有十八烷基，十八烷基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有排斥性；c.采用原子力顯微鏡(AFM)納米刻蝕技術(shù)在上述處理過的硅片表面刻蝕納米圖形；刻蝕的方法是在原子力顯微鏡探針與硅表面之間施加電壓，使探針正下方的原子被氧化成二氧化硅；移動(dòng)探針，刻蝕成邊長(zhǎng)50納米的正方形陣列，被刻蝕的圖形所在位置表面十八烷基被除去。
d.將上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，浸泡10分鐘，使硅片上十八烷基被破壞的納米圖形表面帶有氨基，該氨基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有親和性；e.將上述帶有納米圖形的硅片浸入20％鐵蛋白分子溶液，使蛋白質(zhì)分子固定在帶有氨基的納米圖形位置的硅片表面，在硅片表面形成邊長(zhǎng)50納米的鐵蛋白納米點(diǎn)陣。
實(shí)施例二本發(fā)明的具體工藝步驟如下a.首先，采用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝清洗和熱氧化硅片；清洗和熱氧化后的硅片表面有一層800納米的二氧化硅層；b.將上述預(yù)處理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中10分鐘，使硅片表面帶有十八烷基，十八烷基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有排斥性；c.采用原子力顯微鏡(AFM)納米刻蝕技術(shù)在上述處理過的硅片表面刻蝕納米圖形；刻蝕的方法是在原子力顯微鏡探針與硅表面之間施加電壓，使探針正下方的原子被氧化成二氧化硅；移動(dòng)探針，刻蝕成半徑分別為200納米、400納米，線寬為50納米的同心圓，使被刻蝕的圖形所在位置表面的十八烷基被破環(huán)而除去。
d.將上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，浸泡20分鐘，使硅片上十八烷基被破壞的納米圖形表面帶有氨基，該氨基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有親和性；e.將上述帶有納米圖形的硅片浸入20％鐵蛋白分子溶液，使蛋白質(zhì)分子固定在帶有氨基的納米圖形位置的硅片表面，在硅片表面形成半徑分別為200納米、400納米，線寬為50納米的同心圓鐵蛋白分子圖形。
權(quán)利要求
1.一種生物蛋白質(zhì)分子芯片的制造方法，實(shí)質(zhì)上是一種蛋白質(zhì)分子在硅表面的活性裝配方法，其特征在于具有如下各工藝步驟a.首先采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝清洗和熱氧化硅片；b.將上述預(yù)處理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中，浸泡一定時(shí)間使硅片表面帶有十八烷基，十八烷基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有排斥性；c.采用原子力量顯微鏡(AFM)納米刻蝕技術(shù)在上述的處理過的硅片表面刻蝕納米圖形；刻蝕的方法是在原子力顯微鏡探針與硅表面之間施加電壓，移動(dòng)探針，在硅表面形成幾十納米寬度的圖形，使被刻蝕的圖形所在位置的十八烷基被破壞而除去；d.將上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，硅片上十八烷基被破壞的納米圖形表面帶有氨基，該氨基對(duì)蛋白質(zhì)分子具有親和性；e.將上述帶有納米圖形的硅片浸入蛋白質(zhì)分子溶液中，使蛋白質(zhì)分子被固定在刻蝕圖形位置的硅片表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物蛋白質(zhì)芯片的制造方法，實(shí)質(zhì)上是一種蛋白質(zhì)分子在硅表面的活性裝配方法，該方法可以應(yīng)用于DNA芯片和蛋白質(zhì)芯片的制造，屬于生物傳感技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法的特征在于首先采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝清洗和熱氧化硅片；然后使用十八烷基三氯硅烷處理硅表面，再采用原子力顯微鏡(AFM)納米刻蝕技術(shù)在硅片表面刻蝕納米圖形；之后用γ－氨基－丙基－三乙基硅烷處理硅表面，最后將加工好的納米圖形位置的硅片浸入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)分子固定在非刻蝕圖形位置的硅片表面上，而刻蝕過的硅片表面沒有蛋白質(zhì)分子。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是能有效地保證蛋白質(zhì)分子的活性，提高結(jié)合的牢固程度，且具有超高蛋白質(zhì)分子集成度。
文檔編號(hào)G01N33/68GK1529169SQ20031010794
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月16日
發(fā)明者焦正, 吳明紅, 施利毅, 雷紅, 焦 正 申請(qǐng)人:上海大學(xué)