[发明专利]基于多孔硅三元结构微腔的光学免疫检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以多孔硅三元结构微腔为固相传感器载体的免标记光学免疫检测方法，属于生物医药、食品安全和环境监测的技术领域。

背景技术

目前，免疫分析检测技术在生物医药、食品安全、环境监测、激素测定等领域的研究十分活跃。这种技术主要是基于抗原和抗体之间的特异性结合原理并与现代测试手段相结合，首先在测试基片上固定探针生物分子(抗原或抗体)，通过目标分子(抗原或抗体)与探针分子特异性反应后基片信号发生的改变进行目标分子的高灵敏度的分析检测。其中，利用光学信号进行免疫检测的技术就是光学免疫检测技术。

免疫检测技术主要包括标记和免标记两大类，免疫标记检测时通过示踪物(酶、荧光素、铁蛋白、胶体金、化学发光剂等)对目标分子进行荧光标记，然后发生抗原-抗体反应，最后利用光学显微镜等精密仪器对反应结果进行分析(参见吴雄文等主编《实用免疫学实验技术》，湖北科学技术出版社，2002，57-84)。由于免疫标记技术是通过标记分子产生的信号变化进行检测，因此它是一种间接分析方法。最近20年来，一种直接检测反应分子信号的免标记免疫检测技术迅速发展了起来。如利用固定生物分子的基片传感器材料的表面层的折射率的改变进行传感检测的表面等离子共振技术(surface plasmon resonance，SPR)和干涉测量技术(interferometry)，以及利用液晶取向变化的光学免疫检测方法，椭圆偏振光学检测，基于反蛋白石光子晶体的光学免疫检测方法等等技术和方法。此外，在基于这些优秀的传感器材料的检测技术的基础上，通过对无需标记的检测单元进行编码就可以实现多元检测的目的(参见顾忠泽等，基于反蛋白石光子晶体的非标记多元免疫检测方法，专利公开号：CN101251538A)，这样就同时可以测定生物分子的种类和浓度信息。

近些年来，随着光子晶体理论的快速发展，基于光子晶体材料和光子带隙材料的免标记免疫检测方法已经成为人们研究的热点技术。光子晶体是由介电材料的周期排列而构成的一种人工光子带隙材料，根据介电常数在空间的分布，它分为一维，二维，三维三种结构，其中一维光子晶体结构无论是理论设计，或是实际制备都最为简便，而一维光子晶体中研究最为普遍的是一维二元结构光子晶体，也就是由两种介质材料构成的各种光子带隙材料。王旭东等人在光子晶体理论的研究中发现由三种介电材料构成的光子晶体结构，也就是一维三元结构光子晶体，其由随机误差引起的无序度改变不明显，是更趋于一种理想和稳定的光子晶体结构(参见王旭东等，光电子·激光，2004，15(1)，104-107)。

光子带隙结构传感器由于其折射率变化发生在电场最强的区域等特点(参见Huimin Ouyang，et al，Analytical Chemistry，2007，79，1502-1506)使得其具有灵敏度高、响应快、实时性好、免标记、可遥控、结构紧凑、无电磁干扰和安全性高等特点。电化学腐蚀制备的多孔硅就是一种制备光子带隙结构的优秀基底材料。多孔硅，具有独特的多孔结构和非常大的内表面积，并且具有能在室温下发光，造价低廉、能和现有集成电路完全兼容等特点，本身就是一种理想的免疫传感器基底材料(参见Victor S.-Y.Linet al，Science，1997，278，840-843)，澳洲弗林德斯大学Andrew Jane等人在系统总结多孔硅生物传感器技术后指出成本问题是影响多孔硅生物传感器从实验室走向商业的主要问题之一(参见Andrew Jane，et al，Trends inBiotechnology，2009，27(4)，230-239)，因此选择制备方法比较廉价的电化学方法是比较有利的一种方法。此外，目前主要使用的通过高、低两种电流的交替进行的电化学腐蚀而成的多孔硅多孔硅Bragg反射镜、多孔硅微腔结构或者基于多孔硅光致发光特性的各种多孔硅多层结构，由于受许多外界随机因素作用会引起多孔硅光子带隙结构的实际尺度的偏离，会产生一定的无序性，很难大批次重复制备出理想的多孔硅光子晶体。因此，基于多孔硅的一维三元光子带隙结构生物传感器不但同时兼具多孔硅和光子带隙结构传感器的优异性能，而且会对多孔硅光子带隙结构的稳定性起到很好的保持作用，同时针对不同条件制备的多孔硅一维三元光子带隙结构生物传感器进行编码，还可以实现多元检测的目的。

发明内容