Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа (варианты)

Авторы патента:

Гусалов Азамат Ирбекович (RU)

Кривов Сергей Владимирович (RU)

Кулова Нина Сослановна (RU)

G01N33/48 - биологических материалов, например крови, мочи (G01N 33/02-G01N 33/14,G01N 33/26,G01N 33/44,G01N 33/46 имеют преимущество; определение всхожести семян A01C 1/02); приборы для подсчета и измерения клеток крови (гемоцитометры) (подсчет клеток крови, распределенных по поверхности, путем сканирования этой поверхности G06M 11/02)

B81C1/00 - Изготовление или обработка устройств или систем, выполненных внутри общей подложки или на ней (B81C 3/00 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2705593:

Общество с ограниченной ответственностью Владикавказский Технологический центр "Баспик" (ООО ВТЦ "Баспик") (RU)

Группа изобретений относится к технологии изготовления волоконно-оптических матриц для биочипов и может быть использовано в аналитической химии, молекулярной биологии, биотехнологии, фармакологии, медицине. Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа включает травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры. При этом на торцевую поверхность не вытравленных заготовок МКП наносят тонкий слой из вещества, инертного к азотной кислоте, затем осуществляют травление, при котором волоконно-оптическую матрицу погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и после удаления нанесенного слоя покрытия заготовки подвергают ультразвуковой очистке при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт, после чего сушат при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час. Также раскрывается вариант способа изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа с многослойной структурой. Группа изобретений обеспечивает создание механически прочных мелкоструктурных волоконно-оптических матриц для биочипов с широким диапазоном геометрических размеров матриц и параметров микроструктуры, что расширяет область их применения. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии изготовления волоконно-оптических матриц для биочипов и может быть использовано в аналитической химии, молекулярной биологии, биотехнологии, фармакологии, медицине.

Известен биочип и способ его изготовления, включающий зонды, нанесенные на стеклянную подложку и в дальнейшем закрепленные на ней при помощи связывающего вещества (см. патент ЕР №1281967А2, G01N 33/543, C12Q 1/68, B01L 3/02, Biochip and method for producing the same, Hitachi Solutions Ltd, опубл. 05.02.2003).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ, включающий травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, (см. Patent No.: US 6,667,159 В, G01N 33/569, «Optical fiber biosensor array comprising cell populations confined to microcavities», Trustees of Tufts College, опубл. 23.12.2003 г.)

Недостатком прототипа является ограниченная область применения волоконно-оптических матриц из-за их строго заданных геометрических размеров, и также фиксированных параметров микроструктуры, таких как диаметр ячейки, и шаг структуры.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание механически прочных мелкоструктурных волоконно-оптических матриц для биочипов с широким диапазоном геометрических размеров матриц и параметров микроструктуры таких как: диаметр ячейки, шаг между ячейками, общее количество ячеек, глубина ячейки, что позволит существенно расширить область их применения в различных моделях анализирующих приборов.

Решение технического результата достигается тем, что в способе изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающем травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, согласно изобретению, на торцевую поверхность не вытравленных заготовок микроканальных пластин предварительно наносят тонкий слой из вещества, инертного к азотной кислоте, затем осуществляют травление, при котором волоконно-оптическую матрицу погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С в течение 1-10 часов и после удаления нанесенного слоя покрытия, заготовки подвергают ультразвуковой очистке при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт, после чего сушат при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час.

А также достигают тем, что в способе изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающем травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, согласно изобретению, не вытравленные заготовки микроканальных пластин собирают в многослойную структуру, располагая между слоями стеклянные подложки из химически стойкого стекла, затем спекают в вакуумной среде при температуре 550-650°С, после чего монолитную структуру режут по краю стеклянной подложки и подвергают шлифовке и полировке, причем глубина лунки зависит от длительности механической обработки, после чего осуществляют ультразвуковую очистку при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт и сушку при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час, затем заготовки погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и повторно подвергают ультразвуковой очистке и сушке при тех же параметрах.

Данные варианты способов изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа позволяют изготавливать механически прочные мелкоструктурные волоконно-оптические матрицы с заданными габаритными параметрами и широким диапазоном параметров микроструктуры, что позволит значительно расширить область их применения.

При температурах спекания ниже 550°С и выше 650°С наблюдаются множественные структурные дефекты: локальные не спекания, деформация границ т д,

Осуществление ультразвуковой очистки при режимах отличных от указанных выше приведет к недостаточной очистке, либо к механическому повреждению заготовок.

При выдержке в растворе азотной кислоты более 10 часов наблюдается протрав стенок матрицы и трески, а при выдержке менее 1 часа не достигается необходимая глубина лунок.

Сущность способа поясняется схематично, где на фиг. 1 - изображена схема изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа по способу варианта 1, на фиг. 2 - схема изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа по способу варианта 2, на фиг. 3 изображена величина протрава лунок на сломе волоконно-оптической матрицы по способу первого варианта, на фиг. 4 изображен вид микроструктуры лунок под оптическим микроскопом, увеличение 1500 раз, на фиг. 5 - приведен график зависимости глубины протрава лунок от длительности травления и таблицей геометрических параметров волоконно-оптических матриц для биочипов.

Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа осуществляли следующим образом.

По первому варианту за основу брали не вытравленные заготовки микроканальной пластины с заданными параметрами микроструктуры таких как: диаметр канала, шаг структуры, прозрачность, разброс диаметров каналов.

В процессе предварительной механической обработки получали заданные геометрические параметры, форму будущих заготовок для круглых задавались внешним диаметром, а для прямоугольных - длиной и шириной. (см. табл. 1). Далее полученную структуру разрезали на заготовки с определенной толщиной, для круглых заготовок диаметром 18 мм данная толщина соответствовала 550 мкм ± 20 мкм. Далее полученные заготовки подвергали шлифовке и полировке. Толщина заготовки после полировки соответствовала 500±10 мкм. После полировки заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне в специальном растворе при частоте ультразвука 25-30 кГц продолжительностью 20 мин. После ультразвуковой очистки заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. Затем заготовки сушили при температуре 120°С в течение 1 часа.

После операции сушки на одну торцевую поверхность равномерно наносили защитное покрытие, инертное к азотной кислоте, толщиной 500 мкм (см. фиг. 1). Покрытие высушивали при комнатной температуре в течение 2-х часов. После высыхания покрытия заготовки погружали в раствор азотной кислоты комнатной температуры. Время выдержки в растворе азотной кислоты определяли глубиной лунок (см фиг. 5). Чем продолжительнее процесс травления, тем глубже протравливались ячейки (см. фиг. 3). Для заготовок диаметром 18 мм и диаметром ячейки 6 мкм для получения ячеек глубиной 100 мкм проводили травление длительностью 70±10 минут

После операции травления удаляли защитное покрытие и полученные заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне при частоте ультразвука 25-30 кГц продолжительностью 20 мин., после чего заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. Затем осуществляли сушку заготовки при температуре 120°С в течение 1 часа с получением готовых волоконно-оптических матриц для биочипа (см. фиг. 4).

По второму способу за основу также брали не вытравленные заготовки микроканальных пластин, которые подвергались механической обработке и очистке также как описано в способе №1.

Далее изготавливали монолитные подложки из химически стойкого стекла таких же геометрических размеров, как в не вытравленных заготовках. Поверхность данных подложек очищали таким же образом, как и поверхность заготовок в способе №1.

Далее производили сборку многослойной структуры не вытравленных заготовок и монолитных подложек (см. фиг. 2). После чего полученную многослойную структуру помещали в стеклянную колбу и спекали в вакуумной печи при температуре 590°С. Величину вакуума при спекании выдерживали < 100 Па. При большем давлении возможны локальные не спекания.

Полученную монолитную структуру в процессе механической обработки подвергали резке по краю стеклянной подложки и подвергали шлифовке и полировке. Глубину ячеек определяли на стадиях шлифовки и полировки заготовок. Чем больше слой снимали с торцевых поверхностей на данных операциях, тем меньше конечная глубина ячеек.

После полировки заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне при частоте ультразвука 25-30 кГц, продолжительностью 20 мин., после ультразвуковой очистки заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. Затем заготовки сушили при температуре 120°С в течение 1 часа.

После очистки поверхности для крупногабаритных заготовок для увеличения механической прочности перед операцией травления проводили закалку при температуре 485°С и выдерживали в течение 1 часа. Затем резко охлаждали на воздухе до комнатной температуры.

Далее заготовки погружали в раствор азотной кислоты комнатной температуры. Для заготовок диаметром 25 мм и диаметром ячейки 6 мкм для получения ячеек глубиной 100 мкм травление осуществляли длительностью 80±10 минут (см. фиг. 5).

После операции травления полученные заготовки очищали от поверхностных загрязнений в ультразвуковой ванне при частоте ультразвука 25-30 кГц продолжительностью 20 мин., затем заготовки промывали в проточной деионизованной воде и ацетоне для удаления остатков моющего раствора. А сушку заготовки осуществляли при температуре 120°С в течение 1 часа с получением готовых волоконно-оптических матриц для биочипа (см. фиг. 4).

Технический результат достигается и первым, и вторым способами, однако преимуществом второго способа перед первым является полное вытравливание химически активного стекла внутри лунок, а недостатком является более сложный процесс изготовления волоконно-оптических матриц для биочипа.

Использование предлагаемого способа изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа по сравнению с прототипом позволит изготавливать механически прочные мелкоструктурные волоконно-оптические матрицы с заданными габаритными параметрами и широким диапазоном параметров микроструктуры, а также значительно расширить область их применения.

1. Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающий травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, отличающийся тем, что предварительно на торцевую поверхность не вытравленных заготовок МКП наносят тонкий слой из вещества, инертного к азотной кислоте, затем осуществляют травление, при котором волоконно-оптическую матрицу погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и после удаления нанесенного слоя покрытия заготовки подвергают ультразвуковой очистке при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт, после чего сушат при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час.

2. Способ изготовления волоконно-оптической матрицы для биочипа, включающий травление торцевой поверхности волоконно-оптической матрицы для формирования луночной структуры, отличающийся тем, что не вытравленные заготовки собирают в многослойную структуру, располагая между слоями стеклянные подложки, затем спекают в вакуумной среде при температуре 550-650°С, после чего монолитную структуру режут по краю стеклянной подложки и подвергают шлифовке и полировке, причем глубина лунки зависит от интенсивности механической обработки, затем заготовки шлифуют и полируют, после чего осуществляют мойку, ультразвуковую обработку при частоте 25-30 кГц, мощности генератора 200-250 Вт и сушку при температуре 100-150°С, продолжительностью в 1 час, затем заготовки погружают в раствор азотной кислоты при температуре 20-30°С и выдерживают в течение 1-10 часов и повторно подвергают мойке, ультразвуковой обработке и сушке при тех же параметрах.

Изобретение относится медицине и предназначено для выбора средств антиретровирусной терапии при коинфекции вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) и вирусом гепатита С (ВГС) с учетом угрозы прогрессирования фиброза печени.

Портативное контрольно-измерительное устройство с интегрированным тепловым каналом // 2705395

Изобретение относится к электронным портативным контрольно-измерительным устройствам. Портативное контрольно-измерительное устройство содержит электро- и теплоизолирующую оболочку с обращенной наружу поверхностью, по меньшей мере с одним электрическим компонентом контрольно-измерительного устройства с тепловой контактной частью, расположенной внутри электроизолирующей оболочки, и по меньшей мере с одним тепловым каналом, выполненным из жесткого термопластика с добавками теплопроводных и электроизолирующих микрочастиц или наночастиц.

Способ диагностики стрептококковой абдоминальной хирургической инфекции // 2705385

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики стрептококковой абдоминальной хирургической инфекции. Для этого проводят исследование биологических жидкостей у хирургических больных с перитонитом одновременно в сыворотке крови и перитонеальной жидкости определяют концентрации продуктов деградации фибриногена, лактоферрина и общего белка и вычисляют диагностический коэффициент ДК по разработанной формуле.

Способ диагностики грамотрицательной абдоминальной хирургической инфекции // 2705384

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики грамотрицательной абдоминальной хирургической инфекции. Для этого проводят исследование биологических жидкостей, у хирургических больных с послеоперационным перитонитом одновременно в сыворотке крови и перитонеальной жидкости определяют концентрации лизоцима, лактоферрина и общего белка и вычисляют диагностический коэффициент ДК по разработанной формуле.

Способ ранней диагностики язвенно-некротического энтероколита у новорожденных // 2705379

Изобретение относится к области медицины, в частности к детской хирургии и неонатологии, и может быть использовано для ранней диагностики язвенно-некротического энтероколита у новорожденных.

Способ прогнозирования индекса массы миокарда левого желудочка у работников химических производств в зависимости от систолического артериального давления и концентрации липопротеинов низкой плотности // 2704788

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и профессиональным заболеваниям, и может использоваться для прогнозирования возникновения гипертрофии миокарда левого желудочка.

Способ прогнозирования толщины комплекса интима-медиа у работников химических производств // 2704478

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и профессиональным заболеваниям, и может использоваться для прогнозирования возникновения атеросклеротических изменений сосудов у работников химических производств.

Способ ранней диагностики хронической обструктивной болезни легких // 2704249

Изобретение относится к области медицины, в частности к пульмонологии. Изобретение представляет собой способ ранней диагностики хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), включающий оценку мукоцилиарного клиренса в фазу ремиссии патологического процесса и регистрацию стойкого снижения показателей клиренса на 1/3 от нижней границы нормальных значений при наличии факторов риска, отличающийся тем, что дополнительно динамически оценивают адгезионность бронхиального содержимого и при нормальном ее уровне осуществляют морфологическое исследование бронхиального эпителия и диагностируют данную патологию.

Способ определения антагонистической активности штаммов бактерий в отношении pseudomonas aeruginosa // 2704115

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу определения антагонистической активности штаммов бактерий в отношении Pseudomonas aeruginosa, включающему культивирование Pseudomonas aeruginosa и тестируемых штаммов на питательных средах, отличающемуся тем, что выявление антагонистической активности тестируемых штаммов осуществляют путем оценки продукции оксифеназинов P.

Способ коррекции окислительного стресса при наследственной оптической нейропатии лебера // 2704013

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии, и предназначено для коррекции окислительного стресса при наследственной оптической нейропатии Лебера (НОНЛ).

Микроструктура для трансдермального введения и способ её получения // 2701361

Изобретение относится к микроструктуре, содержащей биосовместимый полимер или адгезив, и к способу ее получения. Изобретение оптимизирует аспектное отношение в соответствии с типом каждой из микроструктур, обеспечивая посредством этого оптимальные для проникновения через кожу угол кончика и диапазон диаметров.

Многокомпонентные соединения пластических композиций для изготовления медицинских изделий с функциональной поверхностью // 2676758

Группа изобретений относится к области медицинских изделий. Первое изобретение представляет собой способ изготовления имплантата с по меньшей мере одной функциональной поверхностью, отличающийся тем, что способ включает следующие стадии a) подготовку керамической порошковой смеси; b) смешивание этой керамической порошковой смеси с пластической связующей системой с образованием первого сырьевого материала; с1) разделение первого сырьевого материала и смешивание его части с наполнителями для образования второго сырьевого материала или с2) получение второго сырьевого материала в соответствии со стадиями а) и b); d) проведение процесса формования, при котором основную часть и поверхность, имеющую сродство к костям, формуют из первого и второго сырьевого материала; e) удаление связующего вещества из сырца; f) спекание сформованной и подвергнутой удалению связующего вещества заготовки имплантата с получением готового имплантата с поверхностью, имеющей сродство к костям.

Датчик // 2664690

Использование: для создания датчика перепадов давления. Сущность изобретения заключается в том, что датчик для измерения перепадов давления содержит электронный чип и сенсорный чип, находящиеся внутри функционального объема, который имеет длину максимум 4-5 мм, ширину максимум 2-3 мм и высоту максимум 0,5-0,8 мм, причем сенсорный чип выполнен с возможностью измерения перепада давления в диапазоне 10-500 Пa.

Способ герметизации мэмс устройств // 2662061

Использование: для герметизации МЭМС устройств. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает формирование в приборном слое изолирующих канавок глубиной до захороненного окисла, формирование на поверхности приборного слоя металла в зоне эвтектического сплава и на контактных площадках МЭМС-устройств, формирование на герметизирующей крышке соединяющих шин и обкладок емкостей на основе легированного поликремния, формирование на герметизирующей крышке межслойного диэлектрика и второго уровня поликремния в зоне эвтектического сплава, приведение металла приборного слоя в контакт с поликремнием на герметизирующей крышке с приложением необходимого давления и температуры для образования эвтектического сплава.

Алмазное покрытие и способ его осаждения // 2660878

Изобретение относится к микрокристаллическому алмазному покрытию, предназначенному для трибологических областей применения в сфере микромеханики, а также в оптике.

Оснастка для изготовления заготовки микрофлюидного чипа, заготовка микрофлюидного чипа и способ ее получения, микрофлюидный чип и способ его получения // 2658495

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложена оснастка для получения заготовки микрофлюидного чипа, способ получения заготовки микрофлюидного чипа, заготовка микрофлюидного чипа, способ изготовления микрофлюидного чипа и микрофлюидный чип.

Способ изготовления устройства микротехники в объеме пластины фоточувствительного стекла // 2641508

Изобретение относится к области микротехники и касается способа изготовления устройства микротехники в объеме пластины фоточувствительного стекла (ФС). Способ включает в себя формирование прообразов локальных областей путем перемещения сфокусированного пучка лазерного излучения в плоскости создания прообразов локальных областей, выявление прообразов локальных областей с дефектами, аморфизацию всех выявленных прообразов локальных областей с дефектами, повторное формирование прообразов локальных областей в каждой из аморфизированных областей, проведение термической обработки до появления локальных областей кристаллической фазы в прообразах локальных областей и травление пластины ФС.

Способ изготовления конструктивного элемента и сам конструктивный элемент // 2640892

Использование: для изготовления конструктивного элемента. Сущность изобретения заключается в том, что создают композит первого слоя, содержащий первую подложку, выполненную из проводящего материала, и по меньшей мере одну канавку, сформированную в нем и заполненную изолирующим материалом, причем первая область первой подложки электрически изолирована в боковом направлении от других областей первой подложки посредством канавки, создают композит второго слоя, содержащий композит первого слоя и структурный слой, который содержит активную структуру конструктивного элемента и выполнен электропроводящим по меньшей мере в первой области, причем активная структура примыкает к первой поверхности первой подложки в первой области первой подложки и соединена с ней электропроводящим образом, на второй поверхности первой подложки, расположенной противоположно первой поверхности первой подложки, затем создают первую контактную площадку в первой области первой подложки, причем первая область первой подложки электрически изолирована в боковом направлении от других областей первой подложки посредством канавки на второй поверхности первой подложки.

Способ производства микроносителей // 2631526

Использование: для производства микроносителей. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает следующие шаги: получение пластины, имеющей структуру сэндвича, состоящего из нижнего слоя, верхнего слоя и изолирующего слоя, расположенного между упомянутым нижним и верхним слоями, стравливание верхнего слоя с целью разграничения боковых стенок тел микроносителей, нанесение первого активного слоя как минимум на верхнюю поверхность тел, нанесение сплошного полимерного слоя поверх первого активного слоя, стравливание нижнего слоя и изолирующего слоя, удаление полимерного слоя для освобождения микроносителей.

Способ сухой электронно-лучевой литографии // 2629135

Использование: для формирования резистных масок. Сущность изобретения заключается в том, что наносят слой резиста, в качестве которого выбирают низкомолекулярный полистирол, на подложку методом термического вакуумного напыления, при этом температура подложки во время напыления не более 30°C; формируют на подложке скрытое изображение путем локального экспонирования высокоэнергетичным пучком электронов с дозой засветки 2000-20000 мкКл/см2; проявляют резист при подогреве подложки в вакууме до температуры 600-800 К и при давлении не более 10-1 мбар и плазменное травление для переноса рисунка резистной маски в подложку для формирования микро- и наноструктуры на подложке.

Способ приготовления гистологических препаратов для выявления внутриклеточных липидных включений в тканях человека и животных // 2705594

Изобретение относится к области медицины, конкретно к гистологии и патологической анатомии. Раскрыт способ приготовления гистологических препаратов для выявления внутриклеточных липидных включений в тканях человека и животных, включающий забор образцов исследуемой ткани, фиксацию образцов ткани в 10%-ном растворе формалина, отмывку от фиксатора, обезвоживание, приготовление гистологических срезов, нанесение срезов на предметные стекла с последующей окраской срезов в растворе Судана черного «В». При этом уплотненные в фиксаторе образцы исследуемой ткани нарезают на полоски толщиной не более 2 мм, обезвоживают в трех порциях ацетона при температуре 0-4°С в течение 20 минут в каждой порции, далее из последней порции ацетона полоски ткани переносят в расплавленный парафин, содержащий 5% пчелиного воска, с последующим изготовлением парафиновых блоков, приготовлением гистологических срезов и нанесением их на предметные стекла, далее проводят депарафинизацию срезов на стеклах в О-ксилоле и спирте убывающей концентрации, затем срезы окрашивают раствором Судана черного «В» в этиленгликоле в концентрации 15,3 ммоль/л, далее срезы переносят в 85%-ный водный раствор этиленгликоля и выдерживают в течение 2-3 минут. Изобретение обеспечивает упрощение и удешевление известного способа, а также повышение качества гистологических препаратов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.