[发明专利]一种基于三维结构纳米阵列生物芯片的制备方法及其应用

说明书

优先权

本申请要求申请号为201310754275X、名称为《一种基于三维结构纳米阵列生物芯片的制备方法及其应用》的中国专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种基于三维结构纳米阵列生物芯片及其制备方法，具体地，本发明涉及一种在金膜上合成三维结构二氧化硅纳米管阵列生物芯片及其制备方法，以及该生物芯片在生物分子特异性检测方面的应用。

背景技术

高灵敏度的生物传感在许多领域中已经得到广泛的应用，包括在生物医药研究、环境监控、蛋白质组学、基因组学、药剂学、医疗诊断等领域，同时其也获得了越来越广泛的认可。例如，基于荧光信号检测的生物传感的灵敏度就可以很高，甚至可以检测到单个的生物分子。然而基于荧光法的生物传感也有些弊端，如用荧光集团标记生物分子价格非常的昂贵并且很耗时，而且这种方法在某些应用中甚至不可能实现。另外，标记荧光集团后可能会影响原有生物分子的某些功能。所以采用非标记的方法去直接检测生物分子的传感器相比就显得比较重要。

在过去的一二十年中，很多基于不同类型纳米结构的非标记生物传感器已经得到广泛的研究，这些传感器都得益于纳米技术的特点。例如有基于纳米线、纳米孔、纳米管或纳米柱类型的生物传感器等。不同类型的非标记的生物传感器可以简单和快速的将探针分子和靶分子之间的相互作用的响应转化成光信号、电信号、热信号或是声信号等。其中对于非标记的光学生物传感器来说，信号转变方法主要分为两类：光学干涉和表面等离子体。基于纳米薄膜结构的光学波导传感器就是一种典型的光学干涉的生物传感器。它具有两个主要的优点。首先、入射光的电磁场以增强的光波导模式被限制在纳米薄膜层中，并且能够有效地覆盖到薄层中所吸附的生物分子。其次、由于纳米薄膜具有很大的吸附生物分子表面积的结构特点，进而导致生物分子的富集，所以可以进一步提高生物传感器的响应。虽然如此，相对于基于荧光信号检测的生物传感器，非标记的生物传感器的灵敏度还不是很高。相应的，如何提高非标记的生物传感器的响应需要进一步的研究。

发明内容

本发明是提供了一种基于三维二氧化硅纳米管阵列结构的生物芯片及其制作方法，以及其在生物分子特异性检测方面中的应用。

本发明提供了一种基于三维结构纳米阵列生物芯片的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将金膜用含有巯基的硅烷溶液处理；

（2）将经步骤（1）处理后的金膜用酸溶液处理；

（3）将通孔的阳极氧化铝薄层膜贴于经步骤（2）处理后的金膜上；

（4）将经步骤（3）得到的金膜顺序的浸渍在四氯化硅（SiCl₄）、正己烷、正己烷与甲醇的混合液、乙醇和水中（此过程可循环多次）；

（5）将经步骤（4）得到的金基底用酸溶液处理。

本发明还提供了由上述所述方法制备的三维二氧化硅纳米管阵列结构的生物芯片。

本发明还提供了由上述所述方法制备的三维二氧化硅纳米管阵列结构的生物芯片在生物分子特异性检测方面的应用。

在本发明中，将金膜用含有巯基的硅烷溶液处理，再用酸溶液处理，可以得到亲水性的表面，然后将通孔的阳极氧化铝薄膜贴于金膜上，这样金膜的亲水性可以增强薄膜与金膜的连接，再通过交替浸入在四氯化硅（SiCl₄）、正己烷、正己烷和甲醇的混合液、乙醇和水中一定次数得到二氧化硅管（柱），最后将得到的金基底浸泡于酸溶液中得到三维二氧化硅纳米管阵列结构的生物芯片。本发明提供的方法易于在基底上制备三维结构的纳米管（柱）阵列，并且管（柱）的尺寸可控，可用作于生物芯片进行高灵敏度、非标记的生物检测。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1制备的三维二氧化硅纳米管阵列结构的生物芯片界面的扫描电子显微镜图（SEM）；

图2是本发明实施例1中使用的通孔的阳极氧化铝薄膜的表面扫描电子显微镜图（SEM）；

图3是本发明按照应用例1的方法制备的三维二氧化硅纳米管阵列结构的生物芯片特异性检测链酶亲和素（streptavidin）的反射率角度谱图；

图4是按照应用例1和对比例1的方法制备的利用三维二氧化硅纳米管阵列结构的生物芯片检测链酶亲和素（streptavidin）的动力学曲线图。

具体实施方式