[发明专利]基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置及方法

权利要求书

1.基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置，其特征在于：包括可拆卸连接的第一绝缘板和第二绝缘板；第一绝缘板和第二绝缘板上设有相连通的通道，通道内嵌设带有窗口的芯片，芯片上设有与窗口连通的纳米孔，纳米孔的孔径为13.5～14.5nm，芯片将通道分隔成顺式腔和反式腔，芯片的窗口朝向顺式腔；顺式腔和反式腔内注有同体积的易位电解缓冲液，其中顺式腔内的易位电解缓冲液含有HIV-1抗体样品；顺式腔和反式腔内分别插有电极，两个电极与数据采集系统相连。

2.根据权利要求1所述的基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置，其特征在于：所述第一绝缘板和第二绝缘板相互背离的一面分别设有容腔，相互朝向的一面分别设有凸台和用于卡入凸台的凹槽，第一绝缘板和第二绝缘板的容腔的底部分别设有贯穿凸台和贯穿凹槽的开口，第一绝缘板的容腔和开口依次与第二绝缘板的开口和容腔形成相连通的通道；芯片设置在凸台和凹槽配合后形成的间隙内。

3.根据权利要求2所述的基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置，其特征在于：在凸台和凹槽配合后形成的间隙内，芯片的两面设有弹性O型圈。

4.根据权利要求2所述的基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置，其特征在于：所述容腔和开口均呈圆形，开口的孔径小于容腔，凸台、凹槽和芯片均呈方形。

5.根据权利要求1所述的基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置，其特征在于：所述第一绝缘板上均布有沉孔，第二绝缘板板上均布有与沉孔相对应的螺纹孔，通过插入沉孔和螺纹孔的螺钉将第一绝缘板和第二绝缘板连接。

6.根据权利要求1所述的基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置，其特征在于：所述芯片具有中间的硅基层和覆在硅基层两面的SiNx薄膜层，纳米孔设在芯片其中一面的SiNx薄膜层上。

7.根据权利要求1所述的基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置，其特征在于：所述通道沿第一绝缘板和第二绝缘板的轴线布置。

8.使用基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.预处理：先用无水乙醇将带有窗口的芯片浸泡30分钟，对其窗口表面进行亲疏水性的处理；再用去离子水浸泡10分钟，洗去其表面的无水乙醇以及溶解表面的无机盐；最后再用无水乙醇浸泡10分钟；

S2.制备纳米孔：在第一绝缘板和第二绝缘板相连通的通道内设置好芯片，先用无水乙醇润洗顺式腔和反式腔；再向顺式腔和反式腔内注入200μL打孔电解缓冲液；然后用电极分别将顺式腔和反式腔与外接电源连接，形成闭合回路；顺式腔接地，反式腔施加电流脉冲击穿芯片形成初孔，然后施加电压脉冲将初孔扩至目标孔径13.5～14.5nm，得到所需与窗口连通的纳米孔；

S3.检测样品：制备好纳米孔后，先用去离子水清洗顺式腔和反式腔，并用无水乙醇进行润洗；再向顺式腔和反式腔内加入200μL的易位电解缓冲液，并且向顺式腔内加入HIV-1抗体样品；顺式腔和反式腔的电极与数据采集系统相连，先测纳米孔的I-V曲线，计算出纳米孔的孔径；再向顺式腔和反式腔施加100mV电压以测空白信号；然后再检测HIV-1抗体样品，其中向顺式腔施加100mV电压以驱使HIV-1抗体通过纳米孔，并记录过孔所产生的离子阻塞电流脉冲信号。

9.根据权利要求8所述的使用基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置的方法，其特征在于：制备纳米孔中，进行电流脉冲打初孔的参数包括：输出电流为3E-8，步长为3E-9，正参数为1，负参数为0；进行电压脉冲扩孔的参数包括：输出电压为6V，步长为0.1V，正参数为1，负参数为1，目标孔径为13.5～14.5nm，其中输出电压逐渐增大到6V，当输出电压达到6V时，循环扩孔至目标孔径。

10.根据权利要求8所述的使用基于固态纳米孔的HIV-1抗体检测装置的方法，其特征在于：打孔电解缓冲液由氯化钾、三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸和去离子水混合而成，比例是氯化钾：三羟甲基氨基甲烷：乙二胺四乙酸＝1M：10mM：1mM，并将该打孔电解缓冲液的pH调至8；易位电解缓冲液由氯化钠、三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸和去离子水混合而成，比例是氯化钠：三羟甲基氨基甲烷：乙二胺四乙酸＝1M：10mM：1mM，并将该易位电解缓冲液的pH调至8。