В области биомедицины, такой как секвенирование генов, диагностика заболеваний и скрининг лекарств, биочипы благодаря преимуществам « высокой пропускной способности, высокой чувствительности, миниатюризации», достигли прорыва « одной капли образцов, нескольких тестирований», и ядро всего этого проистекает из процесса точной обработки, за которым сочетаются микроэлектроника, микромеханика и биотехнология. От подготовки базовой пластины чипа до фиксации биомолекул, обработка биочипа должна быть завершена в микронных или даже нанометровых масштабах для построения сложных структур и функций, точность и надежность каждого этапа процесса напрямую определяют эффективность и точность обнаружения биочипа.

　　Биохимическая обработкаЯдром является микрообработка фундамента: создание контрольного холста. Базовая пластина биочипа должна быть изготовлена из микроканалов, микрореактивных бассейнов и других структур с помощью процесса микрообработки, чтобы обеспечить миниатюрное пространство реакции для биологических испытаний. В настоящее время в основном используется технология фотолитографии и травления: технология фотолитографии использует ультрафиолетовый свет или электронный луч, микроканальный рисунок переносится на фоторезист на поверхности фундамента, точность ширины линии до 1 - 10 мкм, чтобы обеспечить соответствие размеров микроканала; Сухое или мокрое травление удаляет избыточный материал фундамента в соответствии с рисунком, образуя микроканал глубиной 10 - 100 мкм, шероховатость внутренней стенки канала должна контролироваться на наноуровне, чтобы избежать воздействия потока жидкости на биомолекулярную адсорбцию. Например, при обработке фундаментных пластин генетических чипов необходимо создавать микромассивные канавки с равномерным интервалом, чтобы обеспечить точные точки для последующих фиксированных молекул зонда; В микросхемах управления потоком сложная микроканальная сеть должна быть реализована с помощью многослойного процесса литографии и связи, чтобы обеспечить точный поток и реакцию жидкости в чипе.

Во - вторых, биофункционализация: предоставление возможности обнаружения чипов. После завершения микроструктуры базовой пластины молекулы зонда должны быть закреплены на поверхности чипа с помощью биофункционального процесса, который является ключом к достижению специфического обнаружения биочипа. Во - первых, необходимо модифицировать поверхность фундамента - например, покрыть поверхность стеклянной пластины силиконовым диэлектриком, ввести активные аминокислоты или карбоксильные группы и повысить стабильность связывания молекул зонда; Затем молекулярная точность зонда добавляется к точке расположения микрорешетки методом точечной выборки, точность точечной выборки должна контролироваться ±5 мкм, чтобы обеспечить равномерную концентрацию зонда в каждой точке; Наконец, через выпечку, скрещивание и другие процессы для достижения прочной фиксации молекул зонда, чтобы избежать падения во время процесса обнаружения. В качестве примера возьмем белковый чип, зонд антитела должен быть соединен с поверхностью базовой пластины через ковалентную связь, эффективность соединения должна достигать более 90%, чтобы обеспечить высокую чувствительность к захвату целевого антигена.

Наконец, инкапсуляция и интеграция: обеспечение « стабильной работы» чипа. Биофиллы должны быть инкапсулированы для достижения образца, обнаружения сигнала и подключения к внешнему оборудованию, избегая при этом внешнего загрязнения. Процесс инкапсуляции должен быть интегрирован на поверхности чипа в входное отверстие, выходное отверстие и окно обнаружения, с использованием технологии лазерной сварки или криогенного соединения для уплотнения крышки с фундаментом, прочность уплотнения должна гарантировать, что чип не просачивается под давлением 1 - 5 атм; Для чипов, требующих оптического обнаружения, окно обнаружения должно использовать кварцевый или сапфировый материал с высокой светопроницаемостью, чтобы избежать потери светового сигнала; Кроме того, некоторые биочипы также должны интегрировать микродатчики и схемы обработки сигналов для достижения интеграции « обнаружения - преобразования сигнала - вывода данных», например, в чипах секвенирования генов, интегрированные датчики изображений CMOS могут захватывать флуоресцентные сигналы в процессе синтеза ДНК в режиме реального времени и значительно повышать эффективность секвенирования.

С развитием точной медицины, персонализированной диагностики и лечения, процесс обработки биочипов модернизируется в направлении « более высокого потока, более высокой чувствительности и более низкой себестоимости». От нанометровой точности микрообработки базовой пластины до высокой специфичности биофункциональности до интеллекта интеграции упаковки, каждый шаг технологических инноваций способствует широкому применению биочипов в клинической диагностике, исследованиях и разработках лекарств и других областях.