[发明专利]印刷生物活性材料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年2月18日递交的题为“LOW COST，HIGH SPEED METHOD FOR PRINTING BIO-MATERIAL ONTO POLYMERIC MATERIALS”的美国临时专利申请No.61/153535的优先权，为了所有的目的，该专利申请的全部内容通过引用而结合于本说明书中。

技术领域

本发明一般地涉及印刷，更具体的，本发明涉及用于在聚合物衬底上印刷特征(例如包括用于诊断医学测试的生物材料的结构)的系统和方法。

背景技术

用于在聚合物衬底上产生特征的系统和方法应用于各种需求应用中，所述各种需求应用包括创建体外诊断(IVD)医学测试、微机电系统(MEMS)设备、用于分析脱氧核糖核酸(DNA)序列的聚合酶链式反应(PCR)测试等。这些应用通常需要能够认真而精确地在聚合物衬底上形成特征而不会损坏特征或已沉积物质的、高速并具有成本效益的系统和方法。

为了上述目的，聚合材料(也称作聚合物材料)可以是具有通常由共价键连接的重复结构单元的任何材料。聚合材料的示例包括塑料(例如，聚碳酸酯)、橡胶、硅树脂、和生物聚合物(例如，蛋白质和纤维素)。

具有成本效益的、高速的和精确的用于在聚合物衬底上产生特征的方法对于创建医学诊断测试特别重要，所述医学诊断测试通常必须创建成为高容量的，以满足医学和研究团体日益增长的需求。此外，用于创建测试的材料通常在创建测试的过程中易于损坏。

通常，在聚合物衬底上创建所需特征会涉及昂贵的光刻过程和在衬底上仔细的沉积材料。可以通过机械手拾取和放置组件来定位材料。在将材料(例如，蛋白质和反应物)定位在试样上之后，使材料固化。固化过程会涉及冗长的干燥过程。因为聚合物衬底倾向于弯曲，并且用于诊断测试的敏感化学品在暴露于来自烘箱的过量热时会受损，所以试图通过烘烤来固化和/或干燥材料已经证明是有问题的。

此外，用于在聚合物衬底上形成特征的通常方法通常只提供对设备容差的粗略控制，这会导致最终产品上的特征不一致。

发明内容

一个用于在衬底(例如，聚合物)上印刷一个或多个所需特征的实施例包括：使用包含指示剂材料的墨水，和采用压电打印头以在衬底上沉积墨水。指示剂材料可以是以可再生方式与生物材料反应而留下反应性沉积物的任何材料或物质。在优选实施例中，一个或多个反应性沉积物用于通过与一个人的固体、液体或气体的人类副产物(例如，体液(例如，唾液、血液、汗液、泪液、呼吸气体等)或其他身体物质(例如，皮肤、头发、组织样本、排泄物等))反应而诊断一个人的医学状况，以产生医学诊断结果或指示。在另一实施例中，反应性沉积物可以用于通过使电流流过生物试样而提供结果。指示剂可以适合于在存在预定化学物或物质的情况下以预定方式选择性的改变，从而提供对化学物或物质的存在性或具体浓度的指示。

在具体实施例中，上面沉积有墨水的聚合物衬底代表用于对材料试样进行测试的诊断测试设备。方法还包括采用紫外线(UV)光来固化墨水。

方法还包括采用压电打印头来促进固化聚合物衬底上所沉积的材料，所述压电打印头耦合到UV光源。UV光源和打印头连接到控制器。

可以采用压电打印头和蚀刻剂容器来选择性的蚀刻聚合物材料，从而在衬底上或中产生一个或多个蚀刻特征。蚀刻特征的示例包括微流体通道。在产生蚀刻特征之后，压电打印头用于以相对于一个或多个蚀刻特征处于预定空间关系的方式来选择性的沉积墨水。

根据需要，例如通过沉积UV可固化透镜材料液滴，可以在聚合物衬底上产生附加特征(例如，透镜)。打印口可以包括耦合到光学纤维束的按需喷墨(Drop On Demand，DOD)打印头，其中光学纤维束适合于传输UV光。

通过使用非接触式印刷方法以在聚合物衬底上产生特征可以促进本说明书中的实施例。特征可以包括蛋白质、指示剂材料、医学诊断测试材料等。在优选实施例中，特征是三维的，但是本说明书中讨论的机制和方法可以适合于二维或基本一维的结构。

附图说明

图1是用于在聚合物衬底上印刷特征的示例性系统的图。

图2是示例性组装线的图，所述示例性组装线采用图1的系统以在聚合物衬底上产生多个诊断测试设备。

图3是适合于同图1的系统一起使用的第一示例性方法的流程图。

图4是适合于同图1的系统一起使用的第二示例性方法的流程图。