[发明专利]表面等离子体谐振图像检测芯片、系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用表面等离子体谐振原理进行生物和化学分析的技术领域，尤其涉及一种表面等离子体谐振图像检测芯片、系统及其使用方法。 

背景技术

表面等离子体谐振(Surface Plasmon Resonance，简称SPR)是发生在平面金属膜界面的一种物理光学现象。SPR对平面金属膜界面附近的折射率变化非常灵敏。利用SPR原理可以检测发生在平面金属膜界面处100多nm范围内的生物分子相互作用。SPR检测方法具有灵敏度高、无需标记、可获得反应动力学过程等优点。 

表面等离子体谐振图像检测技术(Surface Plasmon Resonance Imaging，简称SPRI)为采用图像的检测方式，可以获得平面金属膜上多个位点发生的生物分子相互作用信息，可实现多参数并行检测(Hickel et al.1989；Rothenhausler&Knoll 1988；Brockman et al.2000)。 

美国专利第US7670556号公开了一种表面等离子体谐振图像的检测方法。图1A为现有技术表面等离子体谐振图像检测系统的工作示意图。具有横磁(Transverse Magnetic，简称TM)偏振的平行入射光通过棱镜耦合，照射在传感芯片上，入射光与传感芯片表面的金属膜的表面等离子体波发生谐振，在棱镜的另一侧采用图像检测装置检测出射光的图像。在金属膜的表面，制备有敏感膜(如抗体、DNA、受体等分子)。微流通道覆盖在传感芯片的表面，用于引入待测样品。当待测样品中含有与敏感膜发生特异性反应的物质时，出射光的图像会发生改变。通过检测出射光图像不同区域的光强变化，可以对多个参数进行并行检测。 

图1B为图1A所示表面等离子体谐振图像检测系统的流通系统工作原理图。三种不同的蛋白质A，B和C首先被固定到金膜的表面，然后在垂直方向上，待测样品在外部流通驱动系统的作用下，沿着微流路依次流 过固定有蛋白质A，B和C的敏感膜单元的表面。如果待测样品中含有与蛋白质A，B和C发生特异性反应的物质，就会引起SPR信号的变化。通过同时监测图像上的多个敏感膜单元，就可实现多参数并行检测。 

如上所述，现有技术表面等离子体谐振图像检测技术均需要配备一路或者多路流通系统，仪器较为复杂，使用步骤繁琐，对操作人员要求较高，从而限制了表面等离子体谐振图像检测技术应用于现场快速检测。 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种表面等离子体谐振图像检测芯片、系统及其使用方法，以无需配备流通系统即可实现多参数检测，简化使用步骤，降低使用成本。 

(二)技术方案 

根据本发明的一个方面，提供了一种表面等离子体谐振图像检测芯片、系统及其使用方法。其中，表面等离子体谐振图像检测芯片，包括：透明基底；敏感膜阵列，包含至少两个分离的敏感膜单元，至少两分离的敏感膜单元中的每一敏感膜单元包括：金属膜和敏感材料；检测池阵列，为具有厚度的材料，包含贯穿检测池阵列的、与至少两个分离的敏感膜单元分别对应的至少两个分离的检测池单元，其中：检测池阵列上除至少两个分离的检测池单元之外的区域与透明基底紧密结合，形成密封；至少两个分离的检测池单元中的每一检测池单元，其面积大于或等于对应敏感膜单元的面积，从而将该敏感膜单元围设于其底部。 

(三)有益效果 

从上述技术方案可以看出，本发明表面等离子体谐振图像检测芯片、系统及其使用方法具有以下有益效果： 

(1)无需外接流通系统。本发明利用微加工工艺，加工制备成阵列化的检测池，并与SPR基底组装在一起，形成表面等离子体谐振图像检测芯片。该检测池可以让使用者直接的、可靠的将不同种类的微量(例如小于20微升)待测样品滴加到芯片的表面，进行阵列化的检测。由于无需外接的流通系统，大大降低了仪器的制造成本，简化了使用步骤； 

(2)使得抛弃型的SPR检测芯片成为可能。本发明由于采用了新型的阵列化检测池设计，并提出了以阶段SPR向应值作为检测结果的新方法，使得SPR检测芯片与检测池阵列集成在一起，避免了现有方法需要对微流通道和芯片表面进行清洗和再生的后续维护步骤，使得SPR检测芯片能够实现一次性使用，简化了使用步骤，也降低了交叉污染的风险。 

附图说明

图1A为现有技术表面等离子体谐振图像检测系统的俯视图； 

图1B为图1A所示表面等离子体谐振图像检测系统的工作示意图； 

图2为本发明实施例表面等离子体谐振图像检测芯片的结构示意图；