[发明专利]一种太赫兹生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种太赫兹生物传感器及其制备方法和应用，属于太赫兹生物传感器技术领域，所述太赫兹生物传感器，包括太赫兹差分微流盘通道；所述太赫兹差分微流盘通道包括依次连通的入口通道、第一微流盘、第二微流盘和出口通道；所述第一微流盘和第二微流盘通过微通道连接；所述太赫兹差分微流盘通道以石英玻璃为基底，以聚合物PDMS为盖膜；所述石英玻璃表面接枝具有温度敏感硼酸亲和效应的P(NIPAAm‑co‑VPBA)聚合物。所述太赫兹生物传感器将太赫兹特性与微流控技术相结合，实现对顺式二羟基生物分子高灵敏度的分离和检测。

技术领域

本发明属于太赫兹生物传感器技术领域，尤其涉及一种太赫兹生物传感 器及其制备方法和应用。

背景技术

随着基因工程技术的发展，人类可以在生物体中植入外源基因，使物种 在保留本身特性的同时也具备其它新的特性，如：抗虫性、抗逆性等。然而 这些转基因物种对人类健康、生态环境、伦理道德等会带来潜在的威胁，因 此需要对转基因生物进行检测和鉴别。转基因物质具有种类多、成分复杂以 及转基因含量低等特点，实现对转基因生物样品中目标蛋白质的高灵敏快速 检测是后续研究的基础。目前，常用的检测方法会在一定程度上破坏蛋白质 或基因片段，且费时费力、程序复杂、成本较高，非专业人员难以胜任，不 适用于基因和蛋白质的高灵敏度实时在线检测。

研究发现，很多生物大分子(如蛋白质或DNA)的特征振动模式恰好 位于太赫兹频段内，这使得太赫兹成为一种有潜力的生物化学传感工具。但 是水对太赫兹辐射具有极强的吸收性，这使得研究液体样品的太赫兹透射谱 变得相对很难。因此，有必要寻求一种能够缩短液体样本与太赫兹作用长度 的方法，降低水对太赫兹辐射的强烈吸收。

微流体技术已经被列入21世纪最重要的前沿技术行列。微流体技术作 为一种极具潜力的分析平台，可以与实验室中所用到的生物技术或分析方法 进行集成，使用微流体技术可将液体厚度准确控制在100μm之内，不仅可 以降低样品的消耗量、缩短分析时间，而且可以提高检测的灵敏度、实现样 品的高通量检测。因此，太赫兹与微流体技术相结合将成为研究生物传感特 性中一个很有趣的方向。

但是检测过程中样品中的水对太赫兹辐射的吸收较为强烈，太赫兹光谱 检测中存在非传感漂移干扰容易引起检测误差；无法实现蛋白质的高灵敏度 检测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太赫兹生物传感器及其制备方法 和应用。

在本发明中，所述太赫兹生物传感器将太赫兹特性与微流控技术相结 合，通过在石英玻璃作为基板的微流控芯片上进行差分微流盘通道结构的传 感设计，消除在太赫兹光谱检测中非传感漂移干扰所引起的误差。

进一步的，通过在微流通道中引入牛血清白(BSA)涂层，来避免微流 通道内壁对分析物中目标蛋白的吸附，从而最大限度的降低微流通道内壁对 生物样品产生的非特异性吸附，实现微流通道内壁修饰的再生性。

进一步的，利用原位表面原子转移自由基聚合(SI-ATRP)反应，在玻 璃微流盘通道中接枝具有温度敏感硼酸亲和效应的P(NIPAAm-co-VPBA)聚 合物，通过温度调节控制P链亲水和疏水状态，实现目标蛋白的富集与释放， 并利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)进行表征，实现蛋白质的实时、高 通量、高灵敏度检测。

本发明提供了一种太赫兹生物传感器，包括太赫兹差分微流盘通道；所 述太赫兹差分微流盘通道包括依次连通的入口通道、第一微流盘、第二微流 盘和出口通道；所述第一微流盘和第二微流盘通过微通道连接；

所述太赫兹差分微流盘通道以石英玻璃为基底，以聚合物PDMS为盖 膜；所述石英玻璃表面接枝具有温度敏感硼酸亲和效应的 P(NIPAAm-co-VPBA)聚合物。

优选的，所述太赫兹差分微流盘通道的深度为40～60μm。

优选的，所述第一微流盘和第二微流盘之间的间距为20～40μm。