[发明专利]一种局域表面等离子体共振芯片的原位制备方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于生化检测领域，涉及一种利用电化学沉积法原位制备局域表面等离子体共振（LSPR）芯片，并进行检测的方法和装置。一种局域表面等离子体共振芯片的原位制备方法和装置。

背景技术

传感技术是现代信息技术的三大支柱，在国家安全、科学试验、医疗卫生、以及环境检测方面发挥重要作用。而随着纳米材料技术的迅速发展，尤其是贵金属纳米粒子，由于其良好的导电性、小尺寸效应及高的表面化学活性，使其在化学传感器和生物传感器领域具有基础研究和实际应用价值，而其表现出的独特的光学性质--局域表面等离子体共振，备受关注。

目前关于制备LSPR 芯片的技术，已取得一定进展，多集中于先利用氧化--还原法，将含有金或银化合物的原料还原成纳米粒子。在反应过程中通过改变还原剂、还原剂用量和反应温度等条件来控制纳米粒子的尺寸、形状等。目前比较常见的方法有水相一步还原法、种子生长法、光化学合成法、离子刻蚀法、微乳法(反胶束法)、微波合成法等。然后通过亚微米印刷法、真空蒸镀法、纳米球印刷法(NSL)和层状自组装方法等将纳米粒子固定于基底，形成LSPR传感膜。然而，这些方法均是先制备好芯片，然后用于检测，步骤繁琐，稳定性差，有的成本还很昂贵，其研究只能处于实验室阶段，在其实现商业化之前，还存在着很多实际性的问题。电化学法制备纳米粒子已有研究，但用于LSPR技术的研究还很少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有生化传感技术系统复杂、芯片制备过程繁琐、制备与检测相互孤立、成本高等缺点，利用电化学沉积法和局域表面等离子体技术，研发一种原位制备和检测一体化的免标记生化传感器芯片的方法与装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种局域表面等离子体共振芯片的原位制备方法和装置，其方法特征在于：首先向传感系统的流动池（如图2和3）中以一定的流速循环注入电解液；同时采用芯片电沉积系统对导电玻璃进行表面修饰，原位制得局域表面等离子体共振（LSPR）芯片；然后根据实验需求注入配体或抗体溶液进一步对芯片表面修饰；最后往流动池中通入待测物进行检测。其装置特征在于：包括芯片电沉积系统和原位在线检测系统（如图1），其中所述芯片电沉积系统的功能是对芯片表面进行纳米材料修饰；原位在线检测系统包括光源系统、传感系统、光谱分析系统及数据处理系统，光源系统提供光源，传感器系统、光谱分析系统依次位于光源后面，由光纤连接；光源发出的光经过光纤照射到探测芯片上，再由与光谱分析系统相连的光纤收集透射光，进入光谱分析系统分析光谱；并将采集到的数据传输到数据处理系统，进行数据处理。

一种局域表面等离子体共振芯片的原位检测装置：包括芯片电沉积系统和原位在线检测系统，原位在线检测系统包括光源系统、传感系统、光谱分析系统及数据处理系统，光源系统提供光源，传感器系统、光谱分析系统依次位于光源后面，传感器系统中的样品流动池由光纤连接；光源发出的光经过光纤照射到探测芯片上，再由与光谱分析系统相连的光纤收集透射光，进入光谱分析系统分析光谱；并将采集到的数据传输到数据处理系统，进行数据处理。

本发明的传感系统是：光纤接口（1）连接光纤和样品流动池，芯片插入芯片插口（3），覆盖垫圈（4），光纤接口（1）在螺纹（2）中缓慢推移芯片，使芯片与垫圈（4）完全接触密封，样品池（5）为圆柱形，与芯片相对的另一面为石英玻璃（6），整个样品空间（5）密封，在石英片与另一光纤接口之间有一段空白区域（7），然后是螺纹（8）区域，另一光纤接口（9）也与光纤相连。

所述的所述样品流动池（2）中，进样口（12）与样品池（2）底部相通，出洋口（13）与样品池（2）顶部相通，样品由进样口（12）进入流动池（2）底部，逐渐充满样品池，然后从顶部的出样口（13）流出，铂丝电极（10）与进样口（12）相切，甘汞电极（11）与出样口（13）相切，进样口装有螺旋密封装置（14）。

本发明的一种局域表面等离子体共振芯片的原位制备方法，首先向传感系统的流动池注入电解液；同时采用芯片电沉积系统对导电玻璃进行表面修饰，原位制得局域表面等离子体共振芯片；然后根据实验需求注入配体或抗体溶液进一步对芯片表面修饰；最后往流动池中通入待测物进行检测。

本发明的方法，具体步骤如下：

1）电解液由进样口以匀速缓慢进入样品池，并充满样品池；

2）接通电极，由芯片电沉积系统以一定电位对芯片进行电沉积修饰；

3）通入蒸馏水清洗芯片；

4）通入芯片表面修饰的溶液对芯片表面进行修饰；