用于生物微粒捕获的微阵列芯片的研究

摘要

微阵列技术提供了一种快速检测蛋白质、核酸、细胞等生物微粒的方法。在生物、制药、检疫等许多领域中,生物微粒的捕获是一项基础性的工作。通过捕获分离出样品中不需要的生物微粒,实现对样品的提纯;通过捕获特定的蛋白质分子或者细胞,可以用于疾病的诊断;生物传感器件的表面修饰可以靠捕获生物微粒到器件的特定位置来实现。
　　本文设计并制造了一种能够捕获溶液中的生物微粒的微阵列芯片。芯片采用n型硅片为材料,尺寸为22 mm×22 mm,捕获阵列是60×60的微圆柱阵列。圆柱直径为100μm,中心间距为150μm,高度为100μm。圆柱阵列通过光刻、溅射、剥离、ICP刻蚀等微电子工艺制备。在ICP刻蚀中,提出了增加基片温度和刻蚀/钝化时间比的方法抑制了刻蚀底部的“草地”;提出了在钝化和刻蚀阶段通入SF6和C4F8混合气体的方法平滑了刻蚀侧壁的粗糙程度,并通过多次试验优化了基片温度、刻蚀/钝化时间、混合气体流量等参数,取得了良好的刻蚀结果。
　　芯片的表面修饰分为纳米Au颗粒的制备和MUA分子层的自组装两个步骤。纳米Au颗粒通过将芯片浸入到HAuCl4的HF溶液中制备,将表面制备了纳米Au颗粒的芯片浸入MUA的无水乙醇溶液中实现了MUA分子在Au上的自组装。
　　本文利用偶联在MUA分子层上的蛋白质分子来捕获生物微粒。生物微粒的捕获实验分为抗体捕获和细胞捕获两部分,实验结果用荧光标记法检测。微阵列芯片对抗体的捕获效率约为72％～86％,对细胞的捕获效率为80％。

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1 绪 论

1.1生物芯片简介

1.2 微阵列芯片

1.3生物微粒捕获技术

1.4 本文的研究目标和研究内容

2 微阵列芯片的材料、工艺和检测技术

2.1微阵列芯片的基片材料

2.2微阵列芯片的加工工艺

2.3微阵列芯片的检测技术

2.4本章小结

3 微阵列芯片的设计与制备

3.1芯片的设计方案

3.2芯片的制备

3.3本章小结

4 微阵列芯片的表面修饰

4.1蛋白质分子的固定方式

4.2自组装单分子层

4.3芯片的表面修饰

4.4 本章小结

5 生物微粒的捕获实验

5.1小鼠α-SMA捕获实验

5.2小鼠淋巴瘤细胞捕获实验

5.3本章小结

6 总结和展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文