專利名稱：一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用混合金屬結(jié)構(gòu)制作新型局域表面等離子體生化傳感器的方法。
技術(shù)背景生物傳感器是一個(gè)非常活躍的研究和工程技術(shù)領(lǐng)域，它與生物信息學(xué)、生物芯片、生 物控制論、仿生學(xué)、生物計(jì)算機(jī)等學(xué)科一起，處在生命科學(xué)和信息科學(xué)的交叉區(qū)域。它們 的共同特征是探索和揭示出生命系統(tǒng)中信息的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、傳輸、加工、轉(zhuǎn)換和控制等 基本規(guī)律,探討應(yīng)用于人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基本方法。生物傳感器技術(shù)的研究重點(diǎn)是廣泛地應(yīng) 用各種生物活性材料與傳感器結(jié)合，研究和開發(fā)具有識(shí)別功能的換能器，并成為制造新型 的分析儀器和分析方法的原創(chuàng)技術(shù)，研究和開發(fā)它們的應(yīng)用。生物傳感器中應(yīng)用的生物活 性材料對(duì)象范圍包括生物大分子、細(xì)胞、細(xì)胞器、組織、器官等，以及人工合成的分子印 跡聚合物。生物傳感器研究起源于20世紀(jì)的60年代，1967年Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶 (GOD)固定化膜和氧電極組裝在一起，首先制成了第一種生物傳感器，即葡萄糖酶電極。到 80年代生物傳感器研究領(lǐng)域己基本形成。此后包括酶?jìng)鞲衅鞯纳飩鞲衅餮芯恐饾u興旺起 來(lái)，從用一種或多種酶作為分子識(shí)別元件的傳感器，逐漸發(fā)展設(shè)計(jì)出用其他的生物分子作 識(shí)別元件的傳感器，例如酶一底物、酶一輔酶、抗原一抗體、激素一受體、DNA雙螺旋拆 分的分子等，把它們的一方固定化后都可能作為分子識(shí)別元件來(lái)選擇地測(cè)量另一方。除了 生物大分子以外，還可以用細(xì)胞器、細(xì)胞、組織、微生物等具有對(duì)環(huán)境中某些成分識(shí)別功 能的元件來(lái)作識(shí)別元件。甚至可以用人工合成的受體分子與傳感器結(jié)合來(lái)測(cè)定微生物、細(xì) 胞和相關(guān)的生物分子。目前生物傳感器的研究主要包括核酸傳感器和DNA芯片、免疫傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌⒔M 織和全細(xì)胞傳感器、用于生物傳感器的天然與合成受體、新的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)、系統(tǒng)整合/蛋 白質(zhì)組學(xué)/單細(xì)胞分析、生物電化學(xué)/生物燃料/微分析系統(tǒng)、商業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)。其中，單分子 /細(xì)胞分析和生物印跡生物傳感器由于它們良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)及在生命科學(xué)研究中的重要位置 成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。利用局域表面等離子模共振技術(shù)(LSPR)進(jìn)行生物特異性相互作用分析(BIA)的生 物傳感器也成為一類重要的新型生物傳感器，它具有方便快捷、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、LSPR生物傳感器以其無(wú)法比擬的優(yōu)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。目前研究的LSPR生物傳感器，其金屬納米結(jié)構(gòu)是呈六角形分布的三角形金屬納米粒 子，其對(duì)金屬周圍介質(zhì)的折射率敏感，而且已經(jīng)做到很高的水平。但是存在激發(fā)局域表面 等離子體共振的微納結(jié)構(gòu)單一，結(jié)合面積小等問(wèn)題，使得探測(cè)效率和靈敏度降低。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種探測(cè)效率和靈敏高的局域表 面等離子體生化傳感器的制作方法。本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題 一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特點(diǎn)在于 步驟如下(1) 根據(jù)透射波長(zhǎng)的需要選擇基底材料，并對(duì)基底進(jìn)行清洗、干燥；(2) 將清洗干凈的基底平放在水平面上，然后均勻的組裝一層納米球；(3) 待組裝后的納米球干燥后，在組裝后的球和基底上蒸鍍一層金屬，然后用氮?dú)膺M(jìn) 行干燥j(4) 根據(jù)基底和納米球的折射率的特點(diǎn)選擇具有折射率的膠旋涂在金屬表面，然后干 燥，這就完成了傳感器的制作。所述步驟U)中的選擇的基底材料可以為可見光材料玻璃、石英，紅外材料硅等。 所述步驟(2)中的納米球可以為不同直徑的玻璃球、聚苯乙烯以及其他塑料球等。 所述步驟(3)中，蒸鍍的金屬材料可以為銀、金、鋁等，厚度為30 60mn，蒸鍍金屬后不僅納米球頂部存在金屬陣列結(jié)構(gòu)，而且基底上也存在呈六角形分布的金屬陣列結(jié)構(gòu)，兩種金屬結(jié)構(gòu)組成的混合金屬結(jié)構(gòu)形狀不同，周期相同。所述步驟(4)中，在改變金屬周圍介質(zhì)折射率時(shí)，釆用將己知折射率的膠旋涂在金屬表面形成一層膜的方法。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是利用混合金屬結(jié)構(gòu)激發(fā)表面等離子體的方法檢測(cè)不同折射率的介質(zhì)。與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比,該結(jié)構(gòu)的兩層銀納米粒子產(chǎn)生的局域表面等離子體(LSPR)波互相影響，使透過(guò)率更加均勻；而且這種微納結(jié)構(gòu)可'以用作生物樣品的基底，使生物分子更易結(jié)合上去，結(jié)合到微結(jié)構(gòu)上的生物分子數(shù)量增多，從而大大提高納米傳感器的檢測(cè)效率和靈敏度。


圖1為本發(fā)明中在基底上排列納米球后的示意圓J
圖2為本發(fā)明中蒸鍍金屬時(shí)的示意圖； 圖3為本發(fā)明中蒸鍍金屬后的剖面圖； 圖4為發(fā)明中旋涂不同折射率膠后的剖面圖。圖中，.1、基底，2、納米球，3、基底上蒸鍍時(shí)的金屬源，4、旋涂一層膠，5、蒸鍍?cè)?基底上的金屬。
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。而且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下的一個(gè)實(shí)施 例即可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中的全部?jī)?nèi)容。本發(fā)明實(shí)施例的具體過(guò)程如下(1) 根據(jù)透射波長(zhǎng)的需要選擇基底材料，可以為可見光材料玻璃、石英，紅外材料鍺、 硅，并對(duì)基底用濃硫酸和氨水進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)膺M(jìn)行干燥；如果制作過(guò)程中所用的納米球的直徑大小可以與可見光波長(zhǎng)大小相比擬，則透射波長(zhǎng) 在可見光范圍內(nèi)，基底材料可以選玻璃、石英等，如果鈉米球的直徑大小可以與紅外光的 波長(zhǎng)大小相比擬，則基底材料可以選鍺、硅等；(2) 將清洗干凈的基底水平放置于甩膠機(jī)吸盤上，然后滴加納米球溶液，在空氣中進(jìn) 行干燥，使其形成一層均勻的納米球，組裝后的剖面如圖l;(3) 待組裝后的納米球干燥后，將基片放在真空鍍膜機(jī)中，垂直蒸鍍一層30 60nm 的金屬，金屬可以為銀、金、鋁等，蒸鍍后的剖面如圖3，然后用氮?dú)膺M(jìn)行干燥；(4) 根據(jù)基底和納米球的折射率的特點(diǎn)選擇不同折射率的膠旋涂在金屬表面，涂膠后 的剖面如圖4，然后用氮?dú)膺M(jìn)行干燥，這就完成了傳感器的制作。涂膠是為了改變混合金屬 周圍介質(zhì)的折射率的大小，其材料為根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要配置的一定折射率的無(wú)機(jī)膠，本發(fā)明所 選無(wú)機(jī)膠為二氧化硅溶膠，折射率為1.5，其厚度為5 10nm左右。
權(quán)利要求
1、 一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特征在于步驟如下-(1) 根據(jù)透射波長(zhǎng)的需要選擇基底材料，并對(duì)基底進(jìn)行清洗、干燥；(2) 將清洗干凈的基底平放在水平面上，然后均勻的組裝一層納米球；(3) 待組裝后的納米球千燥后，在組裝后的球和基底上蒸鍍一層金屬，然后用氮?dú)膺M(jìn)行干燥；(4) 根據(jù)基底和納米球的折射率的特點(diǎn)選擇具有折射率的膠旋涂在金屬表面，然后干 燥，這就完成了傳感器的制作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特征在于-所述步驟(1)中的選擇的基底材料為可見光材料玻璃、或石英，或紅外材料硅。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特征在于 所述步驟(2)中的納米球?yàn)椴煌睆降牟Ａ?、或聚苯乙烯，或其他塑料球?br> 4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特征在于 所述步驟(3)中蒸鍍的金屬材料為銀、或金、或鋁，金屬的厚度為30 60nm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l或4所述一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特征在 于所述步驟(3)中蒸鍍一層金屬后，納米球頂部存在金屬陣列結(jié)構(gòu)，基底上也存在呈六 角形分布的金屬陣列結(jié)構(gòu)，兩種金屬結(jié)構(gòu)組成的混合金屬結(jié)構(gòu)形狀不同，周期相同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特征在于 所述步驟(4)中，在改變折射率時(shí)，采用將己知折射率的膠旋涂在金屬表面形成一層膜的 方法。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，其特征在于-所述步驟(4)中涂膠是為了改變混合金屬周圍介質(zhì)的折射率的大小，其材料為根據(jù)實(shí)驗(yàn)需 要配置的具有折射率的無(wú)機(jī)膠，其厚度為5 10nm左右。
全文摘要
一種局域表面等離子體生化傳感器的制作方法，步驟如下(1)根據(jù)透射波長(zhǎng)的需要選擇基底材料，并對(duì)基底進(jìn)行清洗、干燥；(2)將清洗干凈的基底平放在水平面上，然后均勻的組裝一層納米球；(3)待組裝后的納米球干燥后，在組裝后的球和基底上蒸鍍一層金屬，然后用氮?dú)膺M(jìn)行干燥；(4)根據(jù)基底和納米球的折射率的特點(diǎn)選擇不同折射率的膠旋涂在金屬表面，然后干燥，這就完成了傳感器的制作。本發(fā)明的兩層銀納米粒子產(chǎn)生的局域表面等離子體(LSPR)波互相影響，使透過(guò)率更加均勻；而且這種微納結(jié)構(gòu)可以用作生物樣品的基底，使生物分子更易結(jié)合上去，從而提高納米傳感器的檢測(cè)效率和靈敏度。
文檔編號(hào)G01N33/50GK101144812SQ20071017601
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 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所