En los campos biomédicos, como la secuenciación genética, el diagnóstico de enfermedades y el cribado de medicamentos, los biochips han logrado avances en "una gota de muestra, múltiples pruebas" gracias a las ventajas de "alto rendimiento, alta sensibilidad y miniaturización", y el núcleo de todo esto se debe a los procesos de procesamiento de precisión que integran la microelectrónica, la micromecánica y la biotecnología detrás de ellos. Desde la preparación del sustrato del chip hasta la fijación de biomoléculas, el procesamiento de biochips requiere completar la construcción de estructuras y funciones complejas a escala micro o incluso nanométrica. la precisión y fiabilidad de cada paso del proceso determinan directamente la eficiencia y precisión de la detección de biochips.

　　Proceso de procesamiento de biochipsEl núcleo es el Microprocesamiento del sustrato: crear un lienzo de detección. El sustrato del chip biológico necesita hacer microcanales, microreactores y otras estructuras a través del proceso de micromecánica para proporcionar un espacio de reacción en miniatura para la detección biológica. En la actualidad, la corriente principal adopta la tecnología de litografía y grabado: el proceso de litografía utiliza luz ultravioleta o haz de electrones para transferir el patrón de microcanal al fotorresistente en la superficie del sustrato, con una precisión de ancho de línea de hasta 1 - 10 micras, lo que garantiza la consistencia del tamaño del microcanal; El grabado en seco o húmedo elimina el material de sustrato sobrante de acuerdo con el patrón, formando un microcanal con una profundidad de 10 - 100 micras, y la rugosidad de la pared interior del canal debe controlarse a nivel nanométrico para evitar afectar el flujo de líquido y la adsorción biomolecular. Por ejemplo, en el procesamiento del sustrato del chip genético, es necesario hacer ranuras de Microarray con una distancia uniforme para proporcionar sitios precisos para la posterior fijación de moléculas de sonda; En los chips microfluídicos, las complejas redes de microcanales deben realizarse a través de procesos de litografía y Unión de varias capas para garantizar el flujo y la reacción precisos de líquidos en el chip.

El segundo es la biofuncionalización: dar capacidad de detección al chip. Después de la finalización de la microestructura del sustrato, es necesario fijar las moléculas de la sonda en la superficie del chip a través de un proceso biofuncional, que es la clave para la detección específica del chip biológico. En primer lugar, es necesario modificar la superficie del sustrato: por ejemplo, recubrir el agente de acoplamiento de Silano en la superficie del sustrato de vidrio, introducir grupos activos aminoácidos o carboxílicos y mejorar la estabilidad de Unión de las moléculas de la sonda; Posteriormente, se utiliza el método de muestreo de puntos para gotear con precisión las moléculas de la sonda en los puntos de micromatriz, y la precisión del muestreo de puntos debe controlarse en ± 5 micras para garantizar que la concentración de la sonda en cada punto sea uniforme; Finalmente, a través de procesos de cocción y enlace cruzado, se logra una fijación sólida de las moléculas de la sonda para evitar el desprendimiento durante la detección. En el caso de los chips proteicos, las sondas de anticuerpos deben unirse a la superficie del sustrato a través de enlaces covalentes, y la eficiencia de Unión debe alcanzar más del 90% para garantizar una captura de alta sensibilidad del antígeno objetivo.

Por último, encapsulamiento e integración: garantizar el "trabajo estable" del chip. Los biochips deben ser encapsulados para lograr la toma de muestras y la detección de señales para conectarse con dispositivos externos, evitando al mismo tiempo la contaminación externa. El proceso de encapsulamiento debe integrar la entrada de la muestra, la salida de la muestra y la ventana de detección en la superficie del chip, y sellar la placa de cubierta con el sustrato mediante soldadura láser o tecnología de unión a baja temperatura. la resistencia del sellado debe garantizar que el chip no tenga fugas a presión de 1 - 5atm; Para los chips que requieren detección óptica, la ventana de detección debe utilizar materiales de cuarzo o zafiro de alta transmisión de luz para evitar la pérdida de señal óptica; Además, algunos biochips también necesitan integrar sensores en miniatura y circuitos de procesamiento de señales para lograr la integración de "detección - conversión de señales - salida de datos". por ejemplo, en los chips de secuenciación genética, los sensores de imagen CMOS integrados pueden capturar señales fluorescentes durante la síntesis de ADN en tiempo real, lo que mejora considerablemente la eficiencia de la secuenciación.

Con el desarrollo de la atención médica de precisión y el diagnóstico y tratamiento personalizados, el proceso de procesamiento de biochips se está actualizando hacia "mayor rendimiento, mayor sensibilidad y menor costo". Desde la precisión nanométrica del micromecanizado del sustrato hasta la alta especificidad de la funcionalidad biológica, pasando por la inteligencia de la integración de envases, cada paso de innovación tecnológica promueve la amplia aplicación de biochips en el diagnóstico clínico, la investigación y el desarrollo de medicamentos y otros campos.