局部等离子体光学椭偏生物传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法，其包括：提供一基片；对基片进行表面修饰；在经表面修饰后的基片的表面上形成预定数量层金属纳米粒子膜层，以形成生物传感器检测基底；采用待检测抗原的抗体溶液对所述生物传感器检测基底进行反应，以得到局部等离子体光学椭偏生物传感器。根据本发明专利技术的制备方法制备的局部等离子体光学椭偏生物传感器，其比表面积大，生物分子容易结合上去，且结合的生物分子数量多，同时椭偏光学与金纳米粒子耦合，利用金纳米粒子的局部等离子体共振效应，从而极大的提高了生物分子检测过程中对目标分子的检测灵敏度，可以用于直接对目标小分子或者低浓度分子的检测，极大的提高了待检测分子的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物传感器
，具体地讲，涉及一种局部等离子体光学椭偏生物传感器及其制备方法。
技术介绍
光学椭偏生物传感器是一种检测和分析生物分子的技术，它是将多元蛋白芯片技术、微流道技术和高分辨率的椭偏光学显微镜成像技术相结合发展而成的新型无标记、高通量自动检测技术，其不存在点样质量带来的定量困难和基于标记方法的限制等问题。到目前为止，光学椭偏生物传感器已被广泛的应用于医学领域，包括肿瘤标志物的检测、乙肝检测、病毒检测等。虽然光学椭偏生物传感器已经得到广泛的应用，但是在小分子和低浓度目标分子的探测中仍然存在灵敏度低的缺陷，因此被大大限制了使用范围，这也是光学无标记生物传感器普遍存在的现象。针对这个问题，一些方法和技术被用于提高光学椭偏生物传感器的灵敏度。在目前的研究中，主要分为两大类：一类是对待测目标分子进行间接检测，即对待测分子进行标记或者采用夹心法等方式来达到信号放大的目的，例如抗体信号放大，纳米粒子和荧光标记等方法。然而，利用抗抗体进行信号放大，提高灵敏度有限，一般在一个量级左右；利用纳米粒子或荧光标记可显著提高灵敏度，一般会使信号提高几个数量级，但是标记带来的负面效应是待测物尤其是针对蛋白质的检测，会使其活性降低，从而影响检测的准确性，并且上述方法步骤繁琐使得操作非常复杂，对操作人员技术技能要求较高。另一类是改善或构建新原理光学椭偏生物传感器对待测物进行直接检测。在过去的研究中，各种新型检测基底已经被研究用来提高无标记光学生物传感器的灵敏度，例如，利用多孔硅或纳米粒子表面修饰等增加传感器基底表面积，进而增加待测物的数量，该方法只能将灵敏度提高几倍，小于一个数量级。利用纳米金属材料特有的局部等离子体共振特性实现信号增强，在光学生物传感器中被广泛应用，例如纳米金属膜、纳米粒子、金属纳米结构材料，金属与无机材料构建的纳米复合结构等等。上述工作实现信号增强的机理都是基于金属纳米粒子特殊的光学特性-局部表面等离子共振，局部表面等离子共振是入射光激发金属纳米粒子离子表面自由电子发生集体震荡，当入射光频率与自由电子集体震荡频率相等时达到共振。局部等离子共振与金属纳米粒子的组成、尺寸、形状、粒子间距和周围介质折射率等因素有关，并且对上述因素的微小变化极其敏感，因而可以用于光学检测信号的增强。上述新型基底的制备方法主要采热蒸镀、磁控溅射、光刻、电沉积等方式，费用昂贵，操作繁杂费时，最重要的是，椭偏生物传感器的高通量检测应用要求基底表面大面积均匀性(至少平方厘米量级)。而金属膜层基底可实现大面积均匀，但灵敏度较低。已有的金属纳米结构可获得较高灵敏度，但无法实现大面积均匀性，达不到光学椭偏生物传感器的检测基底多样本检测的要求。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法，其包括：提供一基片；对基片进行表面修饰；在经表面修饰后的基片的表面上形成预定数量层金属纳米粒子膜层，以形成生物传感器检测基底；采用待检测抗原的抗体溶液对所述生物传感器检测基底进行反应，以得到局部等离子体光学椭偏生物传感器。进一步地，对基片进行表面修饰的具体方法包括：利用氨基硅烷或巯基硅烷的乙醇溶液对基片浸泡预定时间。进一步地，利用氨基硅烷或巯基硅烷的乙醇溶液对基片浸泡预定时间之前，对基片进行表面修饰的具体方法还包括：利用去离子水清洗基片；将清洗后的基片置于浓硫酸和双氧水按预定体积比混合的混合溶液中浸泡预定时间；依次利用去离子水、乙醇清洗经浸泡后的基片；利用氨基硅烷或巯基硅烷的乙醇溶液对基片浸泡预定时间之后，对基片进行表面修饰的具体方法还包括：依次利用无水乙醇、去离子水清洗基片；利用氮气吹干基片。进一步地，在经表面修饰后的基片的表面上形成预定数量层金属纳米粒子膜层的具体方法包括：将经表面修饰后的基片按照预定数量浸入金属纳米粒子水溶液中反应预定时间，使基片的表面上自组装形成单层金属纳米粒子膜层；对所述单层金属纳米粒子膜层进行表面修饰后，再浸入金属纳米粒子水溶液中反应预定时间，使所述基片的表面上自组装形成双层金属纳米粒子膜层；如此重复，以在所述基片表面上自组装形成预定数量层金属纳米粒子膜层。进一步地，在下一次将经表面修饰后的基片侵入金属纳米粒子水溶液中反应预定时间之前，在经表面修饰后的基片的表面上形成预定数量层金属纳米粒子膜层的具体方法还包括：清洗并吹干基片；将基片浸入富含氨基基团的水溶性分子的水溶液中反应预定时间；再次清洗并吹干基片。进一步地，所述金属纳米粒子膜层采用金或者银或者铂形成。进一步地，所述富含氨基基团的水溶性分子为水溶性壳聚糖或水溶性聚赖氨酸。进一步地，采用待检测抗原的抗体溶液对所述生物传感器检测基底进行反应的方法包括：采用含有Anti-CA19-9或者Anti-HAS或者Anti-PSA的磷酸盐缓冲溶液对所述生物传感器检测基底进行反应预定时间，以得到局部等离子体光学椭偏生物传感器。进一步地，采用含有Anti-CA19-9或者Anti-HAS或者Anti-PSA的磷酸盐缓冲溶液对所述生物传感器检测基底进行反应预定时间，以得到局部等离子体光学椭偏生物传感器之后，采用待检测抗原的抗体溶液对所述生物传感器检测基底进行反应的方法还包括：清洗并吹干所述局部等离子体光学椭偏生物传感器。进一步地，所述基片为单晶硅基片或者表面覆盖有二氧化硅膜层的单晶硅基片。本专利技术还提供了一种利用上述的制备方法制备的局部等离子体光学椭偏生物传感器。本专利技术的有益效果：根据本专利技术的制备方法制备的局部等离子体光学椭偏生物传感器，其比表面积大，生物分子容易结合上去，且结合的生物分子数量多，同时椭偏光学与金纳米粒子耦合，利用金纳米粒子的局部等离子体共振效应，从而极大的提高了生物分子检测过程中对目标分子的检测灵敏度，可以用于直接对目标小分子或者低浓度分子的检测，极大的提高了待检测分子的准确性。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的第一实施例的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法的流程图；图2是根据本专利技术的第一实施例的制备方法制备的金纳米粒子单膜层修饰的生物传感器检测基底的扫描电子显微镜图；图3是根据本专利技术的第二实施例的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法的流程图；图4是根据本专利技术的第三实施例的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法的流程图；图5是根据本专利技术的第四实施例的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法的流程图；图6是根据本专利技术的第四实施例的制备方法制备的金纳米粒子单膜层修饰的生物传感器检测基底的扫描电子显微镜图；图7是根据本专利技术的第五实施例的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法的流程图；图8是根据本专利技术的第六实施例的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法的流程图；图9是根据本专利技术的第一实施例、第四实施例的制备方法制备出的光学椭偏传感器、传统的表面带氨基基团的光学椭偏传感器以及传统的表面带醛基基团的光学椭偏传感器检测肿瘤标志物CA19-9的结果图；图10是根据本专利技术的第二实施例、第五实施例的制备方法制备出的光学椭偏传感器、传统的表面带氨基基团的光学椭偏传感器以及传统的表面带醛基基团的光学椭偏传感器检测人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供一基片；对基片进行表面修饰；在经表面修饰后的基片的表面上形成预定数量层金属纳米粒子膜层，以形成生物传感器检测基底；采用待检测抗原的抗体溶液对所述生物传感器检测基底进行反应，以得到局部等离子体光学椭偏生物传感器。

【技术特征摘要】
1.一种局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供一基片；对基片进行表面修饰；在经表面修饰后的基片的表面上形成预定数量层金属纳米粒子膜层，以形成生物传感器检测基底；采用待检测抗原的抗体溶液对所述生物传感器检测基底进行反应，以得到局部等离子体光学椭偏生物传感器。2.根据权利要求1所述的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法，其特征在于，对基片进行表面修饰的具体方法包括：利用氨基硅烷或巯基硅烷的乙醇溶液对基片浸泡预定时间。3.根据权利要求2所述的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法，其特征在于，利用氨基硅烷或巯基硅烷的乙醇溶液对基片浸泡预定时间之前，对基片进行表面修饰的具体方法还包括：利用去离子水清洗基片；将清洗后的基片置于浓硫酸和双氧水按预定体积比混合的混合溶液中浸泡预定时间；依次利用去离子水、乙醇清洗经浸泡后的基片；利用氨基硅烷或巯基硅烷的乙醇溶液对基片浸泡预定时间之后，对基片进行表面修饰的具体方法还包括：依次利用无水乙醇、去离子水清洗基片；利用氮气吹干基片。4.根据权利要求1所述的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方法，其特征在于，在经表面修饰后的基片的表面上形成预定数量层金属纳米粒子膜层的具体方法包括：将经表面修饰后的基片按照预定数量浸入金属纳米粒子水溶液中反应预定时间，使基片的表面上自组装形成单层金属纳米粒子膜层；对所述单层金属纳米粒子膜层进行表面修饰后，再浸入金属纳米粒子水溶液中反应预定时间，使所述基片的表面上自组装形成双层金属纳米粒子膜层；如此重复，以在所述基片表面上自组装形成预定数量层金属纳米粒子膜层。5.根据权利要求1所述的局部等离子体光学椭偏生物传感器的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳艳，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32