[发明专利]太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法

说明书

一种太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法，该生物传感器包括：衬底；设置在所述衬底上用于响应太赫兹波的超材料结构，其上设有若干检测区；以及识别单元，修饰在所述检测区上，用于识别不同标志物。本发明提供的太赫兹超材料生物传感器，采用的超材料是一种非对称的高Q值结构，对周围环境介质的变化响应灵敏度非常高，癌症标志物与超材料结构表面结合，导致其太赫兹透射光谱的红移，且癌症标志物浓度与峰位移动呈函数相关性。通过该标志物的检测浓度与太赫兹透射光谱对比曲线，可以实现对病人血清中的标志物浓度的检测。

技术领域

本发明涉及生物检测领域，具体涉及一种太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法。

背景技术

癌症发展的早期往往没有明显的疾病信号，常常被病人忽略掉，当有症状的时候，癌症的发展程度很高或已经转移。有研究表明癌细胞形成后会产生不同的癌症标记蛋白，可以帮助人们诊断体内是否存在相应的癌细胞。因此，癌症标志物蛋白质浓度在早期癌症诊断中起关键作用。

太赫兹光谱技术具有即时性、无标签和无损检测等优点，随着微纳加工技术的发展，基于超材料的太赫兹传感器受到了极大的关注。通过改变超材料共振单元的结构和尺寸，可以人为地操纵其对太赫兹波的共振特性，这可以使其对表面介质变化具有高响应率。目前，广泛使用的结构包括SRR(开口谐振环)类型，十字型和耦合类型。其中，由不对称超材料引起的Fano共振具有尖锐的光谱形状和较高的Q因子(品质因子)，特别适合检测表面微小的电介质变化。在Fano共振超材料上修饰可以特异性识别的癌症标志物抗体，然后在上面检测相对应的抗原，抗原抗体结合后，超材料的表面电介质参数会发生变化，反映在太赫兹透射光谱上就是透射峰频率的位移。

由于不同的癌症标志物的介电常数不同，所以不同的癌症标志物结合在超表面的频率变化规律也是不同的，通过提前测量癌症标志物的浓度和透射峰位移的关系曲线，得到标志物浓度的对比卡。测量血清中某癌症标志物时，只需将透射峰位移对应到之前得到的浓度对比卡中，即可得到该标志物的浓度。

早期对血清样品中某蛋白质浓度的临床诊断方法主要利用生物化学一些方法，如酶联反应法(ELISA)、蛋白印迹实验(WB)、免疫荧光法(IFA)等，然而，这些方法操作复杂且耗时较长，无法满足当下快速检测的需求。因此，非常希望开发出更灵敏，易于操作，无标记且特别是快速方式的新型生物传感器。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种太赫兹超材料生物传感器，包括：

衬底；

设置在所述衬底上用于响应太赫兹波的超材料结构，其上设有若干检测区；以及

识别单元，修饰在所述检测区上，用于识别不同标志物。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述生物传感器的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上制备超材料结构；以及

在超材料结构上修饰识别单元。

作为本发明的又一个方面，还提供了一种对标志物进行检测的方法，采用如上所述的生物传感器或如上所述方法制备的生物传感器，包括：

将待测血清加入生物传感器的测试区，反应后测试该生物传感器得到待测血清的太赫兹透射光谱；

将待测血清的太赫兹透射光谱与标准浓度对比卡对比得到待测血清中的癌症标志物的浓度。

基于上述技术方案可知，本发明的太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法，相对于现有技术至少具有以下优势之一：