具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片及其形成方法;BIOCHIP WITH A THREE DIMENSIONAL MESOPOROUS LAYER AND METHOD FOR FORMING THE SAME

摘要

本发明揭示了一种具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片，其结构包含一基材与一形成于基材表面上之三维立体结构中孔洞材料层，其中，三维立体结构中孔洞材料层的表面经改质后可捕捉标志之DNA、蛋白质、胜肽、醣类分子及细胞等。此外，本发明亦揭示了一种具有三维立体结构中孔洞材料层的生物晶片形成方法，其包含一掺合制程、一加热程序、一涂布程序、一固化程序、一清洗程序、一乾燥程序与一表面改质程序。

主权项

1.一具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，该具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法包含：提供一三维立体结构中孔洞材料前驱溶液，其中，该三维立体结构中孔洞材料前驱溶液包含一离子熔液以及至少一种烷氧基单体(alkoxide)与/或芳香氧基单体(aryloxide)，其中该离子熔液其系由一有机硷与一路易斯酸混合而成，该路易斯酸不为卤化金属酸，且该离子熔液的重量范围约为该至少一种烷氧基单体与/或芳香氧基单体重量的10%至90%；进行一涂布程序以涂布该三维立体结构中孔洞材料前驱溶液于一基材上；进行一固化程序，该固化程序系藉由一醇类接触该基材上的该三维立体结构中孔洞材料前驱溶液，以便于形成一三维立体结构中孔洞材料层，并藉此形成一具有三维立体结构中孔洞材料层的复合膜；藉由一溶剂对该复合膜进行一清洗程序以移除该三维立体结构中孔洞材料层中所含之离子熔液；对该复合膜进行一乾燥程序以去除该三维立体结构中孔洞材料层中所含之溶剂；对该复合膜的该三维立体结构中孔洞材料层进行一表面改质程序，以形成该具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片。 ;2.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之三维立体结构中孔洞材料前驱溶液更包含酸性化合物或硷性化合物。 ;3.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之三维立体结构中孔洞材料前驱溶液的形成方法包含：混合该烷氧基单体与/或芳香氧基单体与该离子熔液并形成一第一混合物；加入一酸性化合物至该第一混合物中并形成一第二混合物；与加入一硷性化合物至该第二混合物中，以形成该三维立体结构中孔洞材料前驱溶液。 ;4.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之烷氧基单体与/或芳香氧基单体的中心元素包含下列族群中之一者：Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Te、Cr、Cu、Er、Fe、Ta、V、Zn、Zr、Al、Si、Ge、Sn与Pb。 ;5.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之烷氧基单体与/或芳香氧基单体包含下列族群中之一者：tetramethyl orthosilicate (TMOS)、tetraethoxy orthosilicate (TEOS)、bis (triethoxysilyl)ethane (BTSE)、bis (triethoxysilyl)benzene (BTSB)与tetrabutyl titanate (TBOT)。 ;6.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之离子熔液系为常温离子熔液(Room temperature ionic liquid)。 ;7.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述有机硷中阳离子基团可为烷基或芳香基团，一般式如下：其中，R 1 、R 2 、R 3 与R 4 的选择如下表所示： ;8.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述有机硷包含下列族群中之一者：1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIC)、1-octanyl-3-methylimidazolium bromide (OMIB)、1-dodecanyl-3-methylimidazolium bromide (DMIB)与1-hexadecanyl-3-methylimidazolium bromide (HDMIB)。 ;9.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之路易斯酸中的阴离子基团包含下列族群中之一者：BF4 - 、PF6 - 、AsF6 - 、SbF6 - 、F(HF)n - 、CF3 SO3 - 、CF3 CF2 CF2 CF2 SO3 - 、(CF3 SO2)2 N - 、(CF3 SO2)3 C - 、CF3 COO - 与CF3 CF2 CF2 COO - 。 ;10.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之离子熔液的重量范围为该至少一种烷氧基单体与/或芳香氧基单体重量的50%至70%。 ;11.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之涂布程序包含一加热程序以加热该三维立体结构中孔洞材料前驱溶液。 ;12.如申请专利范围第11项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之加热程序温度范围为40至70℃。 ;13.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之基材材质包含下列族群中之一者：矽晶片、玻璃或高分子材料。 ;14.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之固化程序的温度范围为50℃至150℃。 ;15.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之固化程序包含：一气态固化程序，该气态固化程序系藉由一醇类饱和蒸汽接触该基材上的该三维立体结构中孔洞材料前驱溶液，以便于形成一胶态层；与一液态固化程序，该液态固化程序系藉由一含有该醇类的溶液接触该胶态层，以便于固化该胶态层并形成该三维立体结构中孔洞材料层。 ;16.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述醇类的碳原子数目小于或等于5。 ;17.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之三维立体结构中孔洞材料层的成分成分包含下列族群中之一者或其任意组合：SiO2、TiO2、V2 O5与Al2 O3。 ;18.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之三维立体结构中孔洞材料层的平均孔径范围为2 nm至50 nm。 ;19.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述溶剂沸点小于或等于200℃。 ;20.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之溶剂种类包含下列族群中之一者：腈类(nitrile)、醇类、酮类与水等。 ;21.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之溶剂清洗程序的温度范围为50℃至200℃。 ;22.如申请专利范围第1项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，其中上述之表面改质程序所使用之改质剂系为具有至少一特定基团之烷氧基单体与/或芳香氧基单体，该特定基团包含下列族群中之一者：胺基、羟基、羧酸基与环氧基。 ;23.如申请专利范围第22项所述具有三维立体结构中孔洞材料层之生物晶片的形成方法，于上述表面改质程序完成后，更包含一转换程序，该转换程序包含：提供一转换子(converter)，其中，该转换子包含一第一基团与至少一第二基团；与连结该改质剂的该特定基团与该转换子的该第一基团，以形成表面含有该第二基团之该生物晶片。;第一图系根据本发明之较佳范例中，具有三维立体结构气凝胶层之玻璃片的外观照片；第二图系根据本发明之较佳范例中，三维立体结构气凝胶层未改质前的氮气吸附/脱附之量测数据；第三图系根据本发明之较佳范例中，三维立体结构气凝胶层经GLYMO改质后的氮气吸附/脱附之量测数据；第四图系根据本发明之较佳范例中，三维立体结构气凝胶层改质前后之热重分析(TGA)比较数据；第五图系根据本发明之较佳范例中，藉由扫瞄式电子显微镜(SEM)观察三维立体结构气凝胶层的表面型态，(a)的放大倍率为30000倍；(b)的放大倍率为200000倍；第六图系根据本发明之较佳范例中，未改质三维立体结构气凝胶层之 29 Si固态核磁共振仪分析结果；第七图系根据本发明之较佳范例中，藉由10% GLYMO改质三维立体结构气凝胶层之扫瞄影像图；与第八图系根据本发明之较佳范例中，藉由10% GLYMO改质三维立体结构气凝胶层，然后滴上以Cy5萤光素标定之BaC-alPl oligo DNA之扫瞄结果。