[发明专利]用于在芯片上产生多个测量区域的方法及具有多个测量区域的芯片

说明书

本发明涉及用于在芯片上产生多个测量区域的方法以及涉及具有通过该方法能得到的多个测量区域的芯片。

技术领域

本发明涉及微流体技术领域，特别是涉及与半导体技术结合的微流体技术领域。特别地，本发明涉及用于在芯片上产生多个测量区域的方法。

此外，本发明涉及具有多个电可寻址测量区域的芯片。

背景技术

微流体系统非常适合于进行低样品量的化学和生物检测反应。

在临床化学领域中，特别是在生物和化学诊断中，基于芯片的系统(称为微阵列)特别是在检测病原体例如病毒中越来越受到依赖。基于芯片的研究方法允许在最小的空间同时检测多种化学或生物反应。以这种方式，一方面可以节省对成本密集型实验室设备的需求，另一方面可以同时进行多种测量，使得即使是复杂研究结果通常也可及时得到。

这种适用于化学和生物学研究方法、特别是医学研究方法的芯片通常具有多个测量区域，每个测量区域用不同的化学或生物分子功能化，使得可发生不同的化学反应并且在各个测量区域中检测到。

具有多个测量区域的芯片例如已知来自于US2009/0131278A1。这是基于硅的芯片，芯片表面上通过金属化和结构化布置多个电极对。在每种情况下，一个电极对存在于测量区域中，并且测量区域以网纹方式布置在一个平面中并且形成阵列。

电极对各自包括彼此互相啮合的微结构化的指状电极，使得电极在每种情况在宽区域上具有相邻的界面。各个测量区域通过各个测量区域之间的小壁形式的机械屏障彼此分离，使得测量区域以小的隔室或腔体形式存在。

这种芯片或微阵列中的各个测量区域通常在化学或生物诊断的情况下分别功能化，所述化学或生物诊断通常使用生物活性物质。生物活性物质可以是例如与特定抗原进行化学反应的抗体。

化学反应可以改变特定测量区域中的电化学关系，使得可以通过电极装置进行电检测化学反应。

然而，应用于芯片表面的分子、捕获分子也可能与特定的目标分子发生反应，特别是将这些分子进行化学结合，并且以这种方式形成的化合物随后进行化学反应，随后的化学反应可用电极装置检测到。

官能化通常通过已知的点样方法进行，其中各个测量区域用不同的官能化试剂的溶液或分散体处理。水通常用作官能化试剂的溶剂或分散剂，因此测量区域通常亲水地形成，但至少不是疏水的。

官能化试剂通过与测量区域中的芯片表面的化学反应或与电极的化学反应固定在芯片表面上。

为了通过使用芯片得到尽可能明确和可再现的结果，必要的是在点样方法过程中使用的各种液体不彼此混合，而是各自保留在预想的测量区域中。

在上述US2009/0131278A1中在各个测量区域之间提供的机械屏障通常不能阻止液体从一个测量区域转移到另一个测量区域，因为由于小范围的各个测量区域(其在微米范围内)，以及相对较小宽度的在各个测量区域之间的屏障并且结合高的水的表面张力，导致液体彼此混合。

为了抵消该缺点，WO2014/191114A2提出在各个测量区域之间设置疏水涂层、特别是基于全氟烷基硅烷的单层的区域。实际上可以以这种方式实现点样方法的改善结果，但是在芯片上形成疏水单层导致实际测量中的问题，特别是如果芯片必须连续地用多种试剂润湿大面积进行检测时。特别地，如下这些反应难以用系统进行：所述反应中，物质(例如抗原)结合至与芯片表面结合的底物(例如抗体)，然后必须重新使形成的化合物反应以进行检测。由于样本量较大，芯片表面上单独分离的容器在此也将是有利的。

US 2003/019704 A1描述了用于产生亲水性测量区域和疏水性中间区域的系统，其中在这种情况下，各个测量区域之间的区域也据说尽可能少地凸起。