一种光学生物晶片制备方法技术

本发明专利技术提供了一种光学生物晶片及其制备方法。该生物传感器，包括：基板单元，纳米粒子单元，测试单元，其特征在于：所述纳米粒子单元形成于所述基板表面，其中，是先在所述基板表面沉积至少一层金属薄膜，再将其进行激光辐照处理，以使所述金属薄膜熔融缩收而形成所述结合在该基板表面的金属纳米粒子。由此，可以获得纳米粒子与基板相结合的稳定性、纳米粒子的均匀性以及制备方法的重现性良好的生物晶片。该生物晶片还具备检测灵敏、快速、便捷等优点。 1

【技术实现步骤摘要】
一种光学生物晶片制备方法
本专利技术涉及生化检测领域，具体地，本专利技术涉及一种光学生物晶片及其制备方法。
技术介绍
基于LSPR效应的生物晶片，其检测原理主要是基于纳米粒子的局域表面等离子共振效应(LocalizedSurfacePlasmonResonance，简称LSPR效应)。LSPR效应是指当光线入射到由贵金属构成的纳米粒子上时，如果入射光子频率与贵金属纳米粒子传导电子的整体振动频率相匹配时，纳米粒子会对光子能量产生很强的吸收作用，如果入射光是复色光，就会出现LSPR吸收峰，即发生LSPR效应。具体的，该类生物晶片是将金属纳米粒子固定在基板上，然后再修饰生物分子，根据检测修饰前后金属纳米粒子的LSPR效应的光学信号变化来判断生物分子的结合，以达到检测目的，此类生物晶片可以做到检测时无需标记，并且是无污染、实时、快速、高灵敏度的检测，应用于不同领域的检测。而目前，对生物晶片及其制备方法还未有成熟的设备和工艺，因此有必要对生物晶片及其制备方法进行开发研究，而其中纳米粒子的制备是关键步骤。金属纳米粒子的合成通常利用液相化学反应方法，化学合成的金属纳米粒子溶液通过牛血清蛋白等修饰物对玻璃基板的亲和力固定在玻璃上，然而，单靠亲和力固定，存在稳定性差的问题，不利于长期保存。现在也有研究用物理方法在玻璃上固定金属纳米粒子，如在玻璃基板上镀膜后，然后对玻璃基板高温煅烧，但由于高温煅烧升降温过程较长，金粒子易团聚，效率也低。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识作出的：对于生物晶片，其主要作用部件为金属纳米粒子，金属纳米粒子的质量影响着生物晶片的测试效果。目前的一些生物晶片，要么是金属纳米粒子与基板结合力不够，影响检测灵敏度，要么是测试过程中需要参比试样，检测操作繁琐。同时，对于生物晶片的制备，前期制备出稳定的、均匀的、能与基板紧密结合的金属纳米粒子是关键步骤。目前制备生物晶片的方法中，对于制备金属纳米粒子的方法，要么是得到的纳米粒子稳定性不足，要么是纳米粒子与基板的结合度不够，要么是对制备设备要求较高，要么是生产效率过低，或者是具备多种不足之处。为解决上述问题，本专利技术光学生物晶片的制备方法，包括：a)提供一基板，在所述基板上沉积金属薄膜；b)将所述基板置于网带炉中，在预定保护气氛、预定温度下进行激光辐照处理，使金属薄膜熔融为金属纳米粒子，成为纳米粒子单元；c)在所述基板表面修饰检测粒子成为测试单元。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤a)中，所述在沉积的方法是磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发中的任一种或几种。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤a)中，所述沉积金属薄膜为先沉积一层铬，再沉积一层金、银或金银合金。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤b)中，将所述基板进行激光辐照处理前，还包括步骤：预热：对基板在预定温度下进行预热预定时间，所述预热温度为50℃-300℃，预热时间为30s-150s。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤b)中，所述激光辐照是在大气条件下、真空条件下或惰性气体保护下进行。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤b)中，所述激光辐照的波长为10600nm、1064nm、248nm、193nm中的任一种。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤b)中，所述激光辐照的激光器为CO2激光器、光纤激光器、Nd：YAG激光器、准分子激光器中的任一种，所述激光辐照的运行模式为连续模式或脉冲模式。根据本专利技术的一些实施方式，所述准分子激光器为KrF准分子激光器和ArF准分子激光器。根据本专利技术的一些实施方式，所述激光采用的光斑形状为圆形或线型；所述激光的圆形光斑直径0.2mm～5mm，所述线型光斑宽度为0.03mm～5mm。根据本专利技术的一些实施方式，所述激光移动的速度相对于基板为500mm/s～4000mm/s，激光运动轨迹为直线。根据本专利技术的一些实施方式，所述激光与基板两者之间角度为任意角度。作为一种优选的方案，所述激光与基板两者之间角度为45°、60°、90°中的任一种。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤c)中，在所述基板表面修饰前，还包括步骤：表面处理：将所述金属纳米粒子进行表面处理，成为纳米粒子单元。根据本专利技术的一些实施方式，所述表面处理是将基板置于等离子设备中，通入惰性保护气氛，加气压，加射频电压，进行表面处理。根据本专利技术的一些实施方式，所述表面处理惰性保护气氛为氮气、氩气或其组合，所述气压为50Pa～150Pa；所述射频电压为5W～15W；所述表面处理的时间为2min～10min。根据本专利技术的一些实施方式，在所述步骤c)中，所述修饰是将所述基板浸泡于含有所述检测粒子的溶液中，使所述检测粒子结合于所述基板表面。本专利技术的制备方法设备简单，容易操作，且制造效率高，利于工业化生产。本专利技术的制备方法所得的生物晶片结构稳定，纳米粒子与基板结合牢固，不易脱落。本专利技术的制备方法的纳米粒子经过表面处理，不仅能清除纳米粒子的表面杂质，而且能够提高后续修饰测试单元的结合力。附图说明图1显示了根据本专利技术实施例的生物晶片结构示意图。图2显示了根据本专利技术实施例的生物晶片的制备方法示意图。图3显示了根据本专利技术实施例的生物晶片的制备方法流程图。图4显示了根据本专利技术实施例1经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。图5显示了根据本专利技术实施例2经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。图6显示了根据本专利技术实施例3经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。图7显示了根据本专利技术实施例4经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。图8显示了根据本专利技术实施例5经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。附图标记：基板单元100、纳米粒子单元200、测试单元300、待测物400；金属薄膜201、金属纳米粒子202、激光500。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备光学生物晶片。根据本专利技术的实施例，该生物晶片包括基板单元100、纳米粒子单元200和测试单元300。基板单元100包括基板，是为了后续制备纳米粒子提供支撑作用。本生物晶片的检测手段是基于光学测试，因此要求基板必须要有透光性能，以便于检测吸收光谱的变化。根据本专利技术的实施例，要求基板透光率大于75％。所述基板材质为玻璃、石英、透明陶瓷或聚合物。人们根据需要，选择不同材料制作基板，只要透光率满足大于75％即可。例如，在一些实施例中，基板为玻璃，取材方便，价格低廉。在一些实施例中，基板材料为石英玻璃，透光率高，硬度高。在一些实施例中，基板材料为云母片或透明陶瓷，性质稳定，不易变形。纳米粒子单元200形成于所述基板表面，其中，是先在所述基板表面沉积至少一层金属薄膜201，再将其进行激光辐照处理，以使所述金属薄膜201熔融缩收而形成所述结合在该基板表面的金属纳米粒子202，成为纳米粒子单元200。在基板上形成纳米粒子后，由于纳米粒子的LSPR效应，当有光透过基板时，在特定的位置会有消光强度的变化，而此变化也会受到纳米粒子的材质、大小、形状、粒子间距以及周围环境的介电常数等因素影响。因此，纳米粒子与基板相结合的稳定性、纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备如权利要求1所述光学生物晶片的方法，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
2016.12.08 CN 2016111187078;2017.03.09 CN 201710131.一种制备如权利要求1所述光学生物晶片的方法，其特征在于，包括：a)镀膜：提供一基板，在所述基板上沉积金属薄膜层；b)热处理：将所述基板进行激光辐照处理，使所述金属薄膜层熔融为金属纳米粒子，成为纳米粒子单元；c)修饰：在所述基板表面修饰检测粒子成为测试单元。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤a)中，所述沉积金属薄膜层的方法是磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发中的任一种或几种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述沉积金属薄膜层为先沉积一层铬，再沉积一层金、银或金银合金。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤b)中，将所述基板进行激光辐照处理前，还包括步骤：预热：对基板在预热温度下进行预热，所述预热温度为50℃-300℃，预热时间为30s-150s。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述激光辐照的波长为10600nm、1064nm、248nm、193nm中的任一种，所述激光采用的光斑形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑兰花，李建霖，刘仁源，洪礼清，程四兴，庾琼，蒋奎胜，焦政，
申请(专利权)人：东莞东阳光科研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44