文档介绍：分类号学号 M200972099
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

用于生物微粒捕获的微阵列芯片的研究

学位申请人: 姜华男
学科专业: 半导体芯片系统设计与工艺
指导教师: 于军教授
答辩日期: 2012 年 1 月 9 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

Research on Microarray Chip for
Bioparticle Capture

Candidate : Jiang Hua-nan
Major : Design and Techniques of Semiconductor Chips
Supervisor : Prof. Yu Jun

Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074,
January, 2012
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作
及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不
包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做
出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声
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学位论文作者签名:
日期: 年月日

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本论文属于
不保密□。

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学位论文作者签名: 指导教师签名:

日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
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
100 µm ,中心间距为 150 µm ,高度为 100 µm 。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%。

关键词: 微阵列芯片 ICP 刻蚀自组装单分子层生物微粒捕获
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Microarray technology provides a method for rapid detection of proteins, nucleic
acids, cells and other bioparticles. Bi