In den biomedizinischen Bereichen wie Gensequenzierung, Krankheitsdiagnostik und Drogenscreening hat der Biochip mit den Vorteilen des "hohen Durchflusses, der hohen Empfindlichkeit und der Miniaturisierung" den Durchbruch des "einen Tropfen Probe, mehrere Tests" erreicht, und der Kern all dessen ist die Integration von Mikroelektronik, Mikromechanik und Biotechnologie. Von der Vorbereitung von Chip-Substraten bis zur Fixierung von Biomolekülen erfordert die Biochipverarbeitung den Aufbau komplexer Strukturen und Funktionen auf Mikron- oder sogar Nanomaßstab, und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit jedes Prozessschritts bestimmt direkt die Effizienz und Genauigkeit der Detektion von Biochips.

　　BiochipverarbeitungIm Mittelpunkt steht die Mikrobearbeitung von Substraten: die Herstellung von Testleinwänden. Die Substrate von Biochips müssen durch den Mikroprozess Mikrokanäle, Mikroreaktionsbecken und andere Strukturen hergestellt werden, um den Reaktionsraum für die Biodetektion zu miniaturisieren. Derzeit Mainstream-Anwendung von Lithographie und Gravur-Technologie: Lithographie-Prozess verwendet UV-Licht oder Elektronenstrahl, Mikrokanal-Muster auf die Oberfläche der Substrate auf Lithographie-Kleber zu übertragen, Linienbreite Genauigkeit von bis zu 1-10 μm, um die Größenkonsistenz der Mikrokanale zu gewährleisten; Trockengravierung oder Nassgravierung entfernt das überschüssige Substratmaterial entsprechend dem Muster und bildet einen Mikrokanal mit einer Tiefe von 10-100 μm. Die Innenwandrauheit des Kanals muss auf Nanometern gesteuert werden, um den Flüssigkeitsstrom und die Biomolekulare Adsorption zu vermeiden. Beispielsweise muss bei der Substratbearbeitung von Genchips eine Mikroarray-Nut mit gleichmäßigem Abstand erzeugt werden, um eine genaue Position für die anschließenden Fixierungsmolekule der Sonde bereitzustellen; In Microfluidics-Chips müssen komplexe Mikrokanalnetzwerke durch mehrschichtige Lithographie und Bindungsprozesse realisiert werden, um sicherzustellen, dass Flüssigkeiten präzise fließen und reagieren.

Zweitens ist die Biofunktionalisierung: Ermöglichung der Chip-Erkennung. Nachdem die Substratmikrostruktur abgeschlossen ist, müssen die Sondenmoleküle durch einen Biofunktionalisierungsprozess an der Oberfläche des Chips befestigt werden, was der Schlüssel zur spezifischen Detektion von Biochips ist. Zunächst ist eine modifizierte Behandlung der Substratoberfläche erforderlich - z. B. die Beschichtung von Silankupplungsmitteln auf der Glassubstratoberfläche, die Einführung von Amino- oder Carboxylgruppen, um die Bindungsstabilität der Sondenmoleküle zu verbessern; Anschließend wird die Präzisionstropfen der Sondenmoleküle auf den Mikroarray-Standort mit einer Probentechnik hinzugefügt, wobei die Probentechnik auf ±5 μm gesteuert werden muss, um sicherzustellen, dass die Sondenkonzentration an jedem Standort gleichmäßig ist; Schließlich wird durch Backen, Vernetzung und andere Prozesse eine feste Fixierung der Sondenmoleküle erreicht, um Abfälle während des Testprozesses zu vermeiden. Nehmen Sie einen Proteinchip zum Beispiel, muss eine Antikörpersonde über eine Kovalenzbindung an die Oberfläche des Substrats gebunden werden und eine Bindungseffizienz von über 90% erreichen, um eine hohe Empfindlichkeit für die Erfassung des Zielantigens zu gewährleisten.

Schließlich die Verpackung und Integration: Sicherstellung der „stabilen Arbeit“ des Chips. Der Biochip muss über eine Verpackung zur Probenahme und zur Signalerkennung mit externen Geräten verbunden werden, während eine äußere Verschmutzung vermieden wird. Der Verpackungsprozess muss die Eingangs-, Ausgangs- und Prüffenster auf der Oberfläche des Chips integrieren, die Abdeckung und das Substrat mit Laserschweißen oder einer Tieftemperaturbindungstechnologie versiegeln, und die Dichtstärke muss sicherstellen, dass der Chip unter 1-5 atm Druck keine Leckage hat; Für Chips, die eine optische Prüfung erfordern, müssen die Prüffenster Quarz- oder Saphirmaterialien mit hoher Lichtdurchlässigkeit verwenden, um Lichtsignalverluste zu vermeiden; Darüber hinaus müssen einige Biochips auch Mikrosensoren mit Signalverarbeitungsschaltungen integrieren, um die Integration von "Erkennung-Signalkonvertierung-Datenausgabe" zu erreichen, z. B. in Gensequenzierungscips können integrierte CMOS-Bildsensoren die Fluoreszenzsignale während der DNA-Synthese in Echtzeit erfassen und die Sequenzierungseffizienz erheblich verbessern.

Mit der Entwicklung von Präzisionsmedizin und personalisierter Diagnose steigen die Biochipverarbeitungsprozesse in Richtung „höherer Durchsatz, höhere Empfindlichkeit und niedrigere Kosten“. Von der nanoskaligen Präzision der Mikrobearbeitung von Substraten über die hohe Spezifizität der Biofunktionalisierung bis hin zur Intelligenz der Verpackungsintegration fördert jede technologische Innovation die breite Anwendung von Biochips in den Bereichen klinische Diagnose und Arzneimittelentwicklung.