專利名稱：一種高靈敏度的納米生物傳感器制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LSPR納米傳感器的生物分子的制作方法，特別是一種高靈敏度的納米 生物傳感器制作方法。
技術(shù)背景LSPR (局域表面等離子體共振)生物傳感器以其方便快捷、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、 實(shí)時(shí)監(jiān)控等多項(xiàng)特點(diǎn)，深受研究人員的青睞，并走在了傳感器研究的前沿，被認(rèn)為是最有 潛力的一類生物傳感器，利用這種新型研究手段對(duì)于生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究、醫(yī)學(xué)診斷以及 治療等方面有著十分重要的意義。對(duì)于LSPR生物傳感器的研究，國(guó)外美國(guó)西北大學(xué)做了很多具有代表性的工作，在納米 粒子和結(jié)構(gòu)用于生物分子標(biāo)記物和檢測(cè)方面做了相當(dāng)一部分初步的實(shí)驗(yàn)研究工作，利用六 角形分布的截?cái)嗨拿骟w結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)、DNA等生物大分子之間的反應(yīng)進(jìn)行了初步研究，研 究?jī)?nèi)容主要涉及對(duì)抗原一抗體之間的特異性反應(yīng)，以及抗原一抗體濃度對(duì)反應(yīng)信號(hào)的影響 等方面。但是對(duì)目標(biāo)分子的探測(cè)不夠靈敏。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有生物傳感器探測(cè)靈敏度低的問(wèn)題，提供一種高靈敏 度的納米生物傳感器制作方法。 本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題 U)選擇基底材料，在實(shí)驗(yàn)室中完成金屬納米陣列的制作；(2) 將基底浸泡入所配制的生物活性化學(xué)試劑溶液之中，使金屬表面帶上與生物分子 相對(duì)應(yīng)的活性基團(tuán)，使得抗原與銀粒子陣列的結(jié)合更加容易，所述的生物活性化學(xué)試劑為 辛垸硫醇l-OT和含氫硫基的十一醇酸ll-MUA，兩者的濃度都為1 3mM(mmol/l，毫摩爾 /升)，采用溶劑為乙醇；配比后的溶液中辛烷硫醇l-OT溶液和含氫硫基的十一醇酸ll-MUA 的含量的摩爾百分比為l: 3 3: 1;(3) 將步驟(2)得到浸泡后的基片取出，清洗去掉基片表面殘留物質(zhì)，并吹干；(4) 選擇與被探測(cè)分子相對(duì)應(yīng)的抗原以及零距離耦合試劑，抗原的性質(zhì)是可以跟遇到 的探測(cè)分子發(fā)生特異性反應(yīng)，從而相互結(jié)合，零距離耦合試劑的作用是可以使得抗原與基 片的粘合更加緊密； (5) 將抗原溶液以及零距離耦合試劑溶液進(jìn)行混合，兩者的濃度范圍都為l~3mM，混合摩爾比例為1: 2 2: 1，溶劑為磷酸鹽緩沖液，然后將其滴加在基片表面，使其發(fā)生 耦合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)以上；(6) 再將基片進(jìn)行沖洗，去除基片表面殘留物質(zhì)，并吹干，即完成納米傳感器的制作。所述步驟(1)中的基底材料為玻璃或石英。所述步驟(1)中金屬納米陣列的制作時(shí)選用的金屬材料為激發(fā)表面等離子體的材料， 一般選用金屬金或銀。所述步驟(1)中金屬納米陣列為矩形排布的菱形結(jié)構(gòu)陣列，所述的菱形結(jié)構(gòu)陣列的制作方法如下(a) 徹底清洗基底后用氮?dú)獯蹈桑?b) 將不同直徑的兩種單分散性的納米球混合均勻后滴加在基片表面實(shí)現(xiàn)自組裝；(c) 用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)技術(shù)對(duì)制作的納米球自組裝單層進(jìn)行刻蝕，把直徑小的 納米球完全刻蝕掉；(d) 用真空沉積的方法沉積厚度為30 50mn左右的金屬金、銀等重金屬；(e) 用超聲波振蕩的方法去掉納米球，得到菱形金屬納米陣列。 所述步驟(2)中的浸泡時(shí)間為22—25小時(shí)。所述步驟(3)中或步驟(6)中采用磷酸鹽緩沖液進(jìn)行沖洗。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是本發(fā)明由于通過(guò)改變?cè)诨妆砻婕{米粒子 陣列的排布和形狀，以及通過(guò)采用具有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的與目標(biāo)分子相對(duì)應(yīng)的抗原，可以進(jìn)一步 增強(qiáng)局域表面等離子體共振的強(qiáng)度，從而極大的提高了生物分子檢測(cè)過(guò)程中對(duì)目標(biāo)分子的 檢測(cè)靈敏度，本發(fā)明可以用于在自然環(huán)境下檢測(cè)目標(biāo)分子，為生物芯片的進(jìn)一步實(shí)用化奠 定了基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明制作的菱形銀納米結(jié)構(gòu)陣列的剖面圖；圖2為本發(fā)明中對(duì)金屬表面進(jìn)行活化的試劑和與目標(biāo)分子相對(duì)應(yīng)的抗原的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明中對(duì)基底進(jìn)行活化處理后的示意圖；圖4為本發(fā)明中利用零距離耦合試劑連接與目標(biāo)分子相對(duì)應(yīng)的杭原的示意圖； 圖5為本發(fā)明中傳感器連接目標(biāo)分子后剖面圖。圖中1、 K9玻璃或石英基底，2、金屬銀，3、活化試劑辛垸硫醇(l-OT), 4、活化 試劑含氫硫基的十一醇酸(U-MUA)， 5、與目標(biāo)分子相對(duì)應(yīng)的抗原生物素，6、被檢測(cè)的 目標(biāo)分子鏈親合素； 具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限 于下列實(shí)施例，應(yīng)包括權(quán)利要求書中的全部?jī)?nèi)容。 實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例l具體過(guò)程為-(1) 利用本實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的延展的納米球壓印(NSL)技術(shù)在K9玻璃基底上制作陣列 周期為440nm，金屬銀表面內(nèi)寬度140nm，表面外高度47nm的菱形銀納米陣列，剖面圖如 圖l所示菱形結(jié)構(gòu)陣列的制作方法如下(a) 徹底清洗基底后用氮?dú)獯蹈桑?b) 將直徑為440nm左右和200mn左右的兩種單分散性的納米球混合均勻后滴加在 基片表面實(shí)現(xiàn)自組裝；(c) 用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)技術(shù)對(duì)制作的納米球自組裝單層進(jìn)行刻蝕，把200nm的 納米球完全刻蝕掉；(d) 用真空沉積的方法沉積厚度為47nm左右的金屬銀；(e) 用超聲波振蕩的方法去掉納米球，得到菱形金屬納米陣列；(2) 將基片浸泡入活化試劑溶液中進(jìn)行活化。活化試劑的配制是利用辛烷硫醇(1-0T) 和含氫硫基的十一醇酸(11-MUA)的乙醇溶液配比完成。辛垸硫醇(l-0T)的含量為lmM， 并且和含氫硫基的十一醇酸 (ll-MUA)的含量比例為3: 1，浸泡時(shí)間為24小時(shí)左右， 活化可以使金屬表面帶上羧基的活性基團(tuán)，活化試劑的空間結(jié)構(gòu)示意圖如圖2，活化后的結(jié) 構(gòu)示意圖如圖3所示；(3) 將基片取出，采用磷酸鹽溶液(磷酸鈉或磷酸鉀溶液0.01MpH7.2 7.4)溶液進(jìn) 行沖洗，去除基片表面的殘留物質(zhì)，并采用高壓氮?dú)鈱⒒蹈桑?4) 選擇零距離耦合試劑及長(zhǎng)鏈的抗原生物素，兩者的濃度都為lmM,將其溶液混 合(兩者的混合摩爾比例為1: 1，溶劑為磷酸鹽緩沖液)并滴加在基片表面，使其發(fā)生耦 合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)；(5) 將基片用磷酸鹽溶液進(jìn)行沖洗，去除基片表面殘貨物質(zhì):(6) 采用高壓氮?dú)獯蹈苫砻妫摳哽`敏度納米傳感器制作完成(7) 將被探測(cè)的目標(biāo)分子溶液滴加在基片表面即可完成探測(cè)過(guò)程。 實(shí)施例2本發(fā)明實(shí)施例2具體過(guò)程為
(1) 利用本實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的延展的納米球壓印(NSL)技術(shù)在石英玻璃基底上制作陣列 周期為400nm,金屬銀表面內(nèi)寬度110nm，表面外高度50nm的菱形銀納米陣列，剖面圖如 圖l所示；菱形結(jié)構(gòu)陣列的制作方法如下(a) 徹底清洗基底后用氮?dú)獯蹈桑?b) 將直徑為400nm左右和180nm左右的兩種單分散性的納米球混合均勻后滴加在 石英基片表面實(shí)現(xiàn)自組裝；(c) 用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)技術(shù)對(duì)制作的納米球自組裝單層進(jìn)行刻蝕，把180nm的 納米球完全刻蝕掉；(d) 用真空沉積的方法沉積厚度為50nm左右的金屬銀；(e) 用超聲波振蕩的方法去掉納米球，得到菱形金屬納米陣列；(2) 將基片浸泡入活化試劑溶液中進(jìn)行活化,活化試劑的配制是利用辛垸硫醇(1-0T) 和含氫硫基的H^—醇酸(ll-MUA)的乙醇溶液配比完成,辛烷硫醇(l-OT)的含量為lmM， 并且和含氫硫基的十一醇酸U1-MUA)的含量比例為3.1: 1.1，浸泡時(shí)間為25小時(shí)左右， 活化可以使金屬表面帶上羧基的活性基團(tuán)，活化試劑的空間結(jié)構(gòu)示意圖如圖2，活化后的結(jié) 構(gòu)示意圖如圖3所示；(3) 將基片取出，采用磷酸鹽溶液(磷酸鈉或磷酸鉀溶液0.01MpH7.2 7.4)溶液進(jìn) 行沖洗，去除基片表面的殘留物質(zhì)，并采用高壓氮?dú)鈱⒒蹈桑?4) 選擇零距離耦合試劑及長(zhǎng)鏈的抗原生物素，兩者的濃度分別為l.lmM和1.2mM， 將其溶液混合(兩者的混合摩爾比例為l.h 1.2，溶劑為磷酸鹽緩沖液)并滴加在基片表面， 使其發(fā)生耦合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)；(5) 將基片用磷酸鹽溶液進(jìn)行沖洗，去除基片表面殘留物質(zhì)；(6) 采用高壓氮?dú)獯登Щ砻?，該高靈敏度納米傳感器制作完成；(7) 將被探測(cè)的目標(biāo)分子溶液滴加在基片表面即可完成探測(cè)過(guò)程。 同理，根據(jù)上述過(guò)程的敘述即可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1、 一種高靈敏度的納米生物傳感器制作方法主要由以下步驟完成(1) 選擇基底材料，在實(shí)驗(yàn)室中完成金屬納米陣列的制作；(2) 將基底浸泡入所配制的生物活性化學(xué)試劑溶液之中，使金屬表面帶上與生物分子 相對(duì)應(yīng)的活性基團(tuán)，使得抗原與銀粒子陣列的結(jié)合更加容易，所述的生物活性化學(xué)試劑為 辛烷硫醇l-OT和含氫硫基的十一醇酸ll-MUA，兩者的濃度均為1 3mM毫摩爾/升，采 用溶劑為乙醇；配比后的溶液中辛烷硫醇l-OT溶液和含氫硫基的十一醇酸ll-MUA的含量的摩爾百分比為1: 3 3: 1;(3) 將步驟(2)得到浸泡后的基片取出，清洗去掉基片表面殘留物質(zhì)，并用氮?dú)獯蹈桑?4) 選擇與被探測(cè)分子相對(duì)應(yīng)的抗原及零距離耦合試劑；(5) 將抗原溶液及零距離耦合試劑溶液進(jìn)行混合，兩者的濃度為1 3mM，混合摩爾 比例為l: 2 2: 1,溶劑為磷酸鹽緩沖液，然后將其滴加在基片表面，使其發(fā)生耦合反應(yīng)， 反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)以上；(6) 再將基片進(jìn)行沖洗，去除基片表面殘留物質(zhì)，并吹干，即完成納米傳感器的制作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，其特征在于所述步驟(1)中的基底材料為玻璃或石英。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，其特征在于所述步 驟(1)中金屬納米陣列的制作時(shí)選用的金屬材料為激發(fā)表面等離子體的材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，其特征在于所述的 金屬材料為金屬銀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，其特征在于所述 步驟(1)中金屬納米陣列為矩形排布的菱形結(jié)構(gòu)陣列。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，其特征在于所述 的菱形結(jié)構(gòu)陣列的制作方法如下(a) 徹底清洗基底后用氮?dú)獯蹈?b) 將不同直徑的兩種單分散性的納米球混合均勻后滴加在基片表面實(shí)現(xiàn)自組裝；(c) 用反應(yīng)離子刻蝕RIE技術(shù)對(duì)制作的納米球自組裝單層進(jìn)行刻蝕，把直徑小的納米 球完全刻蝕掉；(d) 用真空沉積的方法沉積厚度為30 50nm左右的金屬金、或銀重金屬；(e)用超聲波振蕩的方法去掉納米球，得到菱形金屬納米陣列。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，其特征在于所述 步驟(2)中的浸泡時(shí)間為22—25小時(shí)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，其特征在于所述 步驟(3)中或步驟(6)中采用磷酸鹽緩沖液進(jìn)行沖洗。
全文摘要
一種高靈敏度的納米生物傳感器制作方法，步驟為(1)選擇基底材料，完成金屬納米陣列的制作；(2)將基底浸泡入所配制的生物活性化學(xué)試劑溶液之中，使金屬表面帶上與生物分子相對(duì)應(yīng)的活性基團(tuán)，使得抗原與銀粒子陣列的結(jié)合更加容易，生物活性化學(xué)試劑為辛烷硫醇1-OT和含氫硫基的十一醇酸11-MUA，溶劑為乙醇；(3)將得到浸泡后的基片取出，清洗去掉基片表面殘留物質(zhì)，并吹干；(4)選擇與被探測(cè)分子相對(duì)應(yīng)的抗原以及零距離耦合試劑；(5)將抗原溶液以及零距離耦合試劑溶液進(jìn)行混合，然后將其滴加在基片表面，使其發(fā)生耦合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)以上；(6)再將基片進(jìn)行沖洗，去除基片表面殘留物質(zhì)，并吹干，即完成納米傳感器的制作。極大的提高了該傳感器的靈敏度。
文檔編號(hào)G01N33/48GK101144809SQ200710176010
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者朱少麗, 杜春雷, 歡 楊, 羅先剛, 鄧啟凌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所