微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法与流程

本发明涉及一种新型微纳加工方法，具体涉及一种微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法，隶属微纳光学的范畴。

背景技术：

癌症是威胁人类健康最重要的疾病，全球每年死亡人数的40％源于癌症，癌症病人从检测发现到死亡的平均存活年限仅约为两年。癌症致死率高的最主要因素在于癌症检测不及时，现有检测方法基本都针对中晚期，治疗难度十分大。随着技术的进步、人类生活水平的提高，人们对自身健康的关注，对癌症早期检测的需求越来越迫切。

目前，利用微通孔列阵癌细胞检测芯片对细胞进行过滤是检测癌细胞的主要方法之一。微通孔列阵癌细胞检测芯片的作用原理主要是利用膜过滤技术检测血液中的循环肿瘤细胞进而判断癌症是否已经发生，该方法在近年来已经得到学术界和产业界的广泛关注。膜过滤技术利用氮化硅或核孔膜的通孔将血液中体积较小的正常细胞过滤去除，剩下体积较大的癌细胞，然后将癌细胞进行进一步的检测以确定其种类。其中，氮化硅通孔列阵芯片采用光刻刻蚀的方法制作，孔的规则性较好，检测性能较高，但工艺复杂，工艺及材料成本均较高，通常每片芯片价格高达近千元，高昂的成本限制了其应用范围，使得绝大部分人群负担不起高昂的检测费用。而核孔膜技术对孔的大小的控制精度较低，而孔的排列方式完全随机，甚至出现多孔相连的情况，因此该技术的检测精度及检测通量均较低，此外，核孔膜技术所用的设备为核反应堆或重离子加速器，设备成本高昂且较为稀少。本发明提供一种微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法，与现有紫外压印复制技术相比，可以实现无底胶通孔列阵的制作，而现有技术均存在底胶无法直接去除的问题，从而实现高分子材料微通孔列阵癌细胞检测芯片的可控制作，为癌细胞早期检测、甄别、诊断提供一种有效解决方案。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提供一种基于高分子材料的微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法，从而解决现有微通孔列阵癌细胞检测芯片制作方法效率较低、可控性差，所制得的微通孔列阵癌细胞检测芯片检测精度低、成本高的问题，为癌细胞的早期检测提供一种有效的解决方案。

本发明所提供的一种微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法，该方法步骤为：

(1)压印印模的制作：在透明印模上镀金属掩蔽层，厚度为100nm～2um，再在金属掩蔽层上涂覆光刻胶，然后烘焙固化，接着光刻显影制作光刻胶图形，再经过湿法刻蚀将光刻胶上的图形转移到金属掩蔽层上，最后利用等离子刻蚀将图形转移到透明印模上，刻蚀完毕后要保证金属掩蔽层的厚度大于100nm，透光率不大于1％；

(2)压印固化：在压印基底上涂覆光敏材料uv胶，厚度在100um以下，通过所制作的压印印模进行紫外压印；

(3)脱模：曝光完后，将带光敏材料的压印基底与压印印模分离；

(4)显影：将金属掩蔽层下未固化的光敏材料用显影液显影显掉，得到带通孔的光敏材料膜；

(5)压印基底与通孔膜层分离：将光敏材料膜与压印基底分离，得到通孔膜层，该通孔膜层即为微通孔列阵癌细胞检测芯片。

所述透明印模可以为石英、经脱模剂处理的pmma、氟化树脂。

所述镀金属掩蔽层的方式可以为磁控溅射、电子束蒸发、真空蒸发的方法。

所述压印基底可以为铝箔、铜箔以及水溶性uv胶层。

所述光刻胶图形为直径6um～50um的柱状结构。

所述等离子刻蚀的刻蚀矢高为10um～30um。

所述显影液为酒精或专门的uv清洗液。

所述压印基底与通孔膜层分离的方式可以为常规物理脱模方式或将压印基底

溶解只留下光敏材料膜的方式。

所述微通孔膜中的通孔孔径大小为6um～50um，孔与间隙尺寸比例为1:1～1:20，孔为全通结构且排列方式可以为正方形、六边形。

本发明提供一种微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法具有性能好、成本低、效率高的特点：

(1)现有氮化硅微通孔列阵采用光刻刻蚀工艺制作，氮化硅厚度难以持续降低，难以制作高深宽比通孔，孔的间隙较大，密度较小，而本发明提供的方法克服了该缺点。

(2)现有核孔膜技术采用同步辐射光源照射，然后显影制成，孔径大小不一，过滤精度较低，而本发明采用紫外复制技术，光源较易获得，同时孔径周期性及大小均匀性均较好，检测精度较高。

(3)现有紫外压印复制技术存在底胶无法直接去除的问题，而本发明可实现无底胶通孔列阵的制作，且采用的高分子材料价格更低，加工工艺成本更低，利于制作出高密度孔阵，进而提高检测效率。

附图说明

图1为本发明所提供的微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法的流程示意图，其中，(1)为压印印模示意图，(2)为压印固化过程示意图，(3)为脱模过程示意图，(4)为显影过程，(5)为通孔膜层与压印基底分离过程；其中，附图标记分别表示：1—金属掩蔽层，2—透明印模，3—压印基底，4—固化前光敏材料层，5—uv光，6—固化后光敏材料层，7—通孔膜层，8—未固化光敏材料。

图2为微通孔列阵癌细胞检测芯片的结构示意图，其中，(1)为通孔四边形排布结构图，(2)为通孔六边形排布结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详细介绍本发明，但以下实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例，本领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。

实施例1

本实施例提供一种微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法，采用改性转印uv胶材质作为光敏材料层，压印基底为铝箔制作微通孔列阵癌细胞检测芯片，具体实施步骤如下：

(1)压印印模的制作，即带金属掩蔽层1的透明印模2的制作。在石英基底上利用磁控溅射镀膜机镀一层2um厚的铬层，再在铬层表面涂覆az1500光刻胶，胶厚2um，热板上100℃前烘10min，然后在365nm紫外曝光机下，利用圆柱直径6um、正方形排列方式、柱与间隙比为1:20的掩模板，采用接触式曝光方法，曝光剂量100mJ/cm²，显影30s，将掩模图形复制成光刻胶图形，再放入去铬液中通过湿法刻蚀将光刻胶上的结构转移到铬层上。湿法刻蚀完毕，将石英上覆有光刻胶和铬层结构的模板放于等离子体刻蚀机中，采用六氟化硫和三氟甲烷刻蚀，气体流量分别为6sccm、40sccm，刻蚀功率100w，刻蚀时间6h，刻蚀深度10um，剩余铬层厚度大于100nm，制作出压印印模，如图1中的(1)所示。

(2)压印固化。在压印基底3上涂覆12um厚的改性转印uv胶4，通过压印印模在uv光5下紫外压印，其中紫外光强为12mw/cm²，曝光时间5s，如图1中的(2)所示。

(3)脱模。曝光完后，将带有固化后光敏材料层6和未固化的光敏材料8的压印基底与压印印模分开，如图1中(3)所示。

(4)显影。把压印基底放入酒精中将金属掩蔽层下未固化的uv胶8显影显掉，此时压印基底上就是无残留层(底层)的固化后uv胶膜层，如图1中(4)所示。。

(5)压印基底与通孔膜层分离。将压印基底和其上面附着的无残留层的uv胶放入60℃的热水中3min，uv胶膜7和压印基底自然分离，如图1中(5)所示，此时的膜为通孔结构的膜，结构如图2中(1)所示。

实施例2

本实施例提供一种微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法，采用改性转印uv胶材质作为光敏材料层，压印基底为铜箔制作微通孔列阵癌细胞检测芯片，具体实施步骤如下：

(1)压印印模的制作，即带金属掩蔽层的透明印模的制作。在经脱模剂处理的pmma基底上利用真空蒸发镀膜机镀一层500nm厚的铬层，再在铬层表面涂覆SU8光刻胶，胶厚10um，热板上95℃前烘10min，然后在365nm紫外曝光机下，利用圆孔直径15um、六边形排布方式、孔与间隙比为1:10的掩模板，采用接触式曝光方法，曝光剂量200mJ/cm²，中烘95℃10min，显影60s，将掩模图形复制成光刻胶图形，再放入去铬液中通过湿法刻蚀将光刻胶上的结构转移到铬层上。湿法刻蚀完毕，将pmma上覆有光刻胶和铬层结构的模板放于等离子体刻蚀机中，采用六氟化硫和三氟甲烷刻蚀，气体流量分别为6sccm、40sccm，刻蚀功率100w，刻蚀时间4h，刻蚀深度20um，剩余铬掩蔽层厚度大于100nm，制作出压印印模。

(2)压印固化。在压印基底上涂覆25um厚的改性转印uv胶，通过模板紫外压印，其中紫外光强为12mw/cm²，曝光时间10s。

(3)脱模。曝光完后将压印基底与模板分开。

(4)显影。把基底放入酒精中将掩蔽层下未固化的uv胶显影显掉。此时压印基底上就是无残留层(底层)的uv胶膜层。

(5)压印基底与膜层分离。将压印基底和其上面附着的无残留层的uv胶放入铜腐蚀液中将铜箔基底溶掉，此时的膜为通孔结构的膜，结构如图2中(2)所示。

实施例3

本实施例提供一种微通孔列阵癌细胞检测芯片紫外压印制作方法，采用改性转印uv胶材质作为光敏材料层，压印基底为水溶性uv胶材料制作微通孔列阵癌细胞检测芯片，具体实施步骤如下：

(1)压印印模的制作，即带金属掩蔽层的透明印模的制作。在氟化树脂材料基片上利用电子束蒸发镀膜机镀一层100nm厚的铬层，再在铬层表面涂覆SU8光刻胶，胶厚20um，热板上95℃前烘10min，然后在365nm紫外曝光机下，利用圆孔直径50um、四边形排布方式、孔与间隙比为1:1的掩模板，采用接触式曝光方法，曝光剂量300mJ/cm²，中烘95℃10min，显影90s，将掩模图形复制成光刻胶图形，再放入去铬液中通过湿法刻蚀将光刻胶上的结构转移到铬层上。湿法刻蚀完毕，将氟化树脂上覆有光刻胶和铬层结构的模板放于等离子体刻蚀机中，采用六氟化硫和三氟甲烷刻蚀，气体流量分别为6sccm、40sccm，刻蚀功率100w，刻蚀时间10h，刻蚀深度30um，剩余铬掩蔽层厚度大于100nm，制作出压印模板。

(2)压印固化。在压印基底上涂覆35um厚的改性转印uv胶，通过模板紫外压印，其中紫外光强为12mw/cm²，曝光时间15s。

(3)脱模。曝光完后将压印基底与模板分开。

(4)显影。把基底放入uv清洗液中将掩蔽层下未固化的uv胶显影显掉。此时压印基底上就是无残留层(底层)的uv胶膜层。

(5)压印基底与膜层分离。将压印基底和其上面附着的无残留层的uv胶放入水中将水溶性uv胶基底溶掉，此时的膜为通孔结构的膜。