[发明专利]一种多孔硅拼装式微腔生物传感器的应用方法

说明书

本发明公开了一种多孔硅拼装式微腔生物传感器的应用方法是由上下布拉格与微腔构成的一种常用的多孔硅生物传感器，在生物检测过程中，即使尺寸非常小的生物分子也只能进入到多孔硅表层1μm的深度，很难达到微腔层，导致实际多孔硅微腔的生物检测灵敏度低于理论值设计值。为解决这一问题，本发明公开了一种多孔硅拼装式微腔生物传感器的应用方法，其上部分布拉格反射镜和下半部分是分离的，上部分布拉格由基于石英玻璃基底的布拉格器件代替，微腔及下部分布拉格由多孔硅制备，于是生物分子可直接进入到微腔层。由于生物分子可以容易的进入到孔洞较大的微腔层，能引起较大的反射谱红移或角度谱移动，因而提高了多孔硅的灵敏度。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，具体领域为拼装式的多孔硅微腔生物传感器。

背景技术

多孔硅由于具有比表面积大，生物兼容性好，以及可以制备成各种结构的光学器件等特性，使得在生物传感器中得到了广泛应用。

多孔硅光学生物传感器根据检测机制的不同分为两种，一种是基于荧光标记的传感器，其主要特征是灵敏度高；另一种是基于折射率变化的传感器，其主要特征是生物分子免标记。目前已经报道的，基于折射率变化的有：表面光栅，布拉格，微腔等多种结构的多孔硅光学生物传感器。

多孔硅微腔(PSM)生物传感器，由两个完全相同的布拉格反射镜和中间缺陷层组成，其反射光谱缺陷峰有较高的透射率且透射峰半宽较窄，因此具有较高的灵敏度，被人们广泛应用于DNA，抗原抗体，酶等多种敏感元件材料的检测中。多孔硅微腔是利用生物分子进入多孔硅引起多孔硅层折射率变化，检测其引起的反射谱或角度谱的变化，进而达到生物检测的目的。

以往报道中的理论分析都是基于生物分子可以进入到所有层，引起多孔硅每一层折射率发生相同变化。然而，实验结果与理论有较大的差距，表现为反射谱缺陷态半高宽增加，且缺陷态反射率增大，意味着检测的灵敏度远远低于理论值。产生以上结果的原因是生物分子很难进入到多孔硅深层，一般只进入到多孔硅深度约1μm，即进入多孔硅部分区域，多孔硅光子晶体没有得到充分利用，而只有生物分子进入到微腔层及以下部分，才会引起折射率有较大的变化，由此造成实验和理论有较大的差异。结合图5，用转移矩阵法进行理论分析，假设生物分子进入到多孔硅，引起每层折射率改变0.01，我们研究了生物分子进入到多孔硅微腔前八层，微腔层及下半个布拉格反射镜前四层和所有层对反射谱的影响，反射谱分别红移0.28nm，3.5nm，5.09nm，红移量越大，灵敏度越高。

因此需要研发一种光学生物传感器，可以使生物分子直接进入到多孔硅微腔层及以下布拉格反射镜中，从而解决传统的多孔硅微腔中，生物分子只能进入到表面几层而造成器件灵敏度下降的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔硅拼装式微腔生物传感器的应用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多孔硅拼装式微腔生物传感器的应用方法，包括上部分布拉格反射镜、微腔层及下部分布拉格反射镜，上部分布拉格反射镜为基于石英玻璃的布拉格器件，微腔层及下部分布拉格反射镜为多孔硅制备，上部分布拉格反射镜、微腔层及下部分布拉格反射镜是分离的，并由固定的夹具将上部分布拉格反射镜和微腔层及下部分布拉格反射镜部分拼装起来。

优选的，其制备的具体步骤如下：

S1、通过阳极电化学腐蚀法腐蚀第一层为微腔，下面为六周期布拉格反射镜结构的多孔硅器件；

S2、将步骤S1腐蚀好的多孔硅进行功能化，用于偶联生物；

S3、将步骤S2功能化后的多孔硅偶联上探针DNA，之后再将目标DNA滴加在多孔硅一半的区域，另一半用做对照，以减小拼装后空气缝对生物检测的影响；