张家荣,蓝丽华,杨崇熙,曾繁根.PDF

製作泛用於微機電製程之奈米孔隙元件暨材料及其表面親水性修飾研究 張家榮, 藍麗華, 楊崇熙, 曾繁根 利用廣泛用於微機電製程之負型光阻材料 SU-8 來做為製作奈米孔隙之材 料。在本篇文章中成功的利用控制聚合反應而完成孔隙材料的製作。搭配使用螢 光檢測的方式來檢測孔隙材料對於分子級螢光的穿透性，以及利用光催化聚合反 應來完成可以藉由 UV 光定義之孔隙材料製作。在檢測結果發現可以容許 70kDa 以下之分子螢光透過本研究方式所製備之奈米孔隙材料。此負型光阻 SU-8 配合 172nm 波長的 VUV 光搭配臭氧(O3)做表面修飾，可以藉由簡單的表面處理方式將 SU-8的表面修飾成為親水的表面，搭配這兩種技術組合可以使SU-8從一個廣泛 使用於微機電系統的光阻系統轉變成為一個可以用在 DNA 單一分子在侷限孔隙 內傳送控制孔隙材料。結合此 SU-8 奈米孔隙材料所製作之 DNA 單分子侷限控制 傳送過濾之 DNA 分子搭配使用介電泳(DEP)電場控制開關之虛擬孔道來達成 DNA 分子單分子在流道中操控的目的。 關鍵詞： SU-8、VUV、介電泳 1. Introduction 利用微機電技術所製作之微流體元件可在奈微米級的流道中，輸送奈升 (nano-liter volumes)之流體，並在微管道中進行混合、溫控、反應、分離、偵 測及訊號擷取等程序以進行生醫檢測。除了可以大幅減少生物樣品以及昂貴的生 物試劑使用量外，更可能對單一生物體如細胞、基因或 DNA 進行操控及檢測， 而獲得在大型儀器上無法量測之生物資訊。 因此，在設計微流體裝置時，如何操控生物巨分子(例如：DNA分子)在微流 體系統中的動作將是如何結合微機電系統技術所製作的元件配合應用於反應、偵 測及訊號檢測程序的重要目的。 DNA等生物巨分子取出後經常混合其他生物檢體例如：蛋白質等。如何有效 的在奈微米級的流道系統中過濾所要檢測的DNA分子並且操控這些過濾過的DNA 分子於流體系統中運動是本計劃的目的。DNA分子帶有大量的遺傳訊息在其雙股 螺旋結構中，此大量遺傳訊息在生物體中將會操控蛋白質的表現，因此如何有效 又快速準確的檢測 DNA 分子上各個遺傳訊息將是微機電系統製作的微流道系統 應用於DNA分離檢測的重大議題。 2-1 奈米級孔隙材料的製作 本研究中使用的奈米級孔隙材料為SU-8。SU-8是一種以環氧樹脂作為基本 材料的負型光阻，主要其聚合反應的過程是利用正離子聚合反應(cationic 材料的負型光阻，主要其聚合反應的過程是利用正離子聚合反應(cationic polymerization)。SU-8是一種廣泛應用在MEMS領域以及微電子領域的負型光polymerization)。SU-8是一種廣泛應用在MEMS領域以及微電子領域的負型光 阻，此負型光阻具有高化學穩定性，熱穩定性，高機械強度，以及對可見光波長阻，此負型光阻具有高化學穩定性，熱穩定性，高機械強度，以及對可見光波長 具有高穿透性的特色，也因為這些傑出的性質也讓SU-8成為廣泛應用於生物微具有高穿透性的特色，也因為這些傑出的性質也讓SU-8成為廣泛應用於生物微 機電的各項材料。SU-8的聚合反應過程如圖1顯示的，是利用SU-8中的光啟始機電的各項材料。SU-8的聚合反應過程如圖1顯示的，是利用SU-8中的光啟始 物質(photo initiator)受到UV光激發之後會產生路易斯酸，利用此路易斯酸和物質(photo initiator)受到UV光激發之後會產生路易斯酸，利用此路易斯酸和 SU-8中的環氧樹脂產生正離子聚合反應會將環氧樹脂開啟鍊結並延續下去，此SU-8中的環氧樹脂產生正離子聚合反應會將環氧樹脂開啟鍊結並延續下去，此 種聚合反應過程可以產生大量而且快速的高分子聚合反應[1]。 種聚合反應過程可以產生大量而且快速的高分子聚合反應[1]。 H+ O O H+ R C C R C C R C C +