[发明专利]一种功能化的微通道板及包含该微通道板的生物分子传感器

说明书

一种功能化的微通道板,其特征在于:微通道板排列有多个倾斜的上下通透的微孔,且微孔相互平行,微孔内附着有金属纳米棒阵列。一种生物分子传感器，其特征在于：包括有信号放大装置、换能装置及识别装置，所述信号放大装置中采用如上所述的微通道板，实现对痕量标志物(浓度：～fg/mL)乃至于单分子浓度的检测；在微通道板内制备金属纳米棒，基于微通道板微孔内的金属纳米棒阵列的表面等离子激元共振，利用拉曼光谱探测生物标志物。

技术领域

本发明涉及一种功能化的微通道板及包含该微通道板的生物分子传感器。

背景技术

生物分子是人体生理活动的物质承担者，也是疾病的预测和诊断和信息携带者。检测生物样本(包括血液、唾液、尿液等)中特定生物分子(如核酸、蛋白质、病毒等，以下统称为标志物)的浓度，对于研究人体正常生命活动规律，以及疾病的早期诊断和个性化治疗均有十分重要的意义。生物体中能够选择性地分辩特定物质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识别功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体和抗原的结合，酶与基质的结合。

为更好的检测生物样本，人们更多的使用生物传感器，生物传感器由分子识别部分(敏感元件)和转换部分(换能器)构成,是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。

敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗等会产生相应的变化量。根据这些变化量，可以选择适当的换能器。敏感元件经常需要与信号放大装置组合使用，目前生物分子传感器中的信号放大装置常使用微通道板。

微通道板(Microchannel Plate，MCP)微通道板以玻璃薄片为基底，在基片上以数微米到十几微米的空间周期以六角形周期排布孔径比空间周期略小的微孔，一块微通道板上约有上百万微通道。由于二次电子可以在通道壁上碰撞倍增放大，微通道板作为一种大面阵的高空间分辨的电子倍增探测器，广泛应用于高性能夜视像增强器等多个领域。

作为鉴别物质种类的有效手段，拉曼光谱一直被广泛应用，而金属表面等离子激元共振可有效增强拉曼效应。表面等离子激元共振，即金属中的自由电子在电磁场作用下发生集体性的振荡效应，当外界电磁场的频率接近这个集体振荡频率时(共振模式)，电磁场会被局域金属表面附近的亚波长区域，而且强度很大。该局域的强光场与被检测物发生非弹性散射的强度增大，从而增强拉曼信号。一般采用Cu,Ag,Au等金属的原因在于它们的d电子和s电子的能隙比较大，不易发生带间跃迁，可避免因发生带间跃迁而将吸收光的能量转化。

目前，其他专利中的生物传感器使用的微通道板，基于二次电子倍增原理来进行信号放大，这时的微通道板需采用含铅玻璃，并在氢气氛围中还原处理，不仅制备过程复杂，而且不能有效增强标记物的拉曼光谱，缺乏对生物分子的特异性信号的增强。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供以下方案：

一种功能化的微通道板,微通道板排列有多个倾斜的上下通透的微孔，微孔内附着有金属纳米棒阵列。

进一步的，金属纳米棒阵列中金属纳米棒的直径为50～150nm，长度为100～700nm；金属纳米棒分布密度为10³～10⁶/μm²。

进一步的，所述金属纳米棒阵列采用下述方法制备，在制备金属纳米棒之前，通过溅射镀膜工艺在待加工微通道板表面生长一层金属作为预沉积层，再采用金属蒸镀技术在该预沉积层上制备金属纳米棒阵列；金属纳米棒阵列制备过程中，待加工微通道板底面平行放置于蒸发材料上方,并进行旋转,旋转速度为0‐30rpm，待加工微通道板温度为25℃～70℃，金属蒸发速率0.3nm～10nm/s，蒸发材料采用金、银、铜中任一金属以及合金。