基于等离激元效应波导的实时生物检测装置及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，包括硅片基底，所述硅片基底上刻蚀有狭缝阵列，所述狭缝阵列上面溅射有金薄膜，所述金薄膜表面连接待测物质的抗体，所述硅片基底上覆盖有玻璃片，所述玻璃片上粘结有光纤，所述光纤与光源和光谱仪均连接，所述玻璃片一端连接有45°斜置的玻璃片，本发明专利技术不需要标记，就可以快速、实时、无损、自适应分析生物分子的相互作用，研究生物分子间结合和解离的动力学过程，更重要的是结构紧凑，集成度高，易于通过光纤网络连接。

Real-time biological detection device based on plasmon effect waveguide and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
基于等离激元效应波导的实时生物检测装置及制备方法
本专利技术涉及生物检测装置及制备方法，具体涉及一种基于等离激元效应波导的实时生物检测装置及制备方法。
技术介绍
表面等离激元共振生物传感器在现代生化分析领域中占有重要地位，现有的检测技术存在一些缺点：电泳法具有普遍适用性，但是灵敏度低，选择性差，对于样品数量需求大。对比本专利技术，优势在于所需样品数量；荧光光谱法方法灵敏度高，但是所用仪器昂贵，还只局限于测有荧光特性的样品，爱特曼降解法只局限于N末端缬氨酸的检测；、蛋白质全水解的GC/MS法方法步骤多，耗时长，灵敏度低。对比本专利技术，优势在于步骤少，检测时间短。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种基于等离激元效应波导的实时生物检测装置及制备方法，解决现有检测装置需要对样品纯化标记，检测时间长，准确性不够的问题。技术方案：本专利技术所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，包括硅片基底，所述硅片基底上刻蚀有狭缝阵列，所述狭缝阵列上面溅射有金薄膜，所述金薄膜表面连接待测物质的抗体，所述硅片基底上覆盖有玻璃片，所述玻璃片上粘结有光纤，所述光纤与光源和光谱仪均连接，所述玻璃片一端连接有45°斜置的玻璃片。方便针对不同浓度以及不同粘度的液体进行选择，所述狭缝阵列是长方体、三角柱或梯形柱的狭缝阵列。所述玻璃片通过设置的V型槽固定光纤。为了能够激发表面等离激元，所述金薄膜的膜厚10nm～60nm。所述玻璃片上设置有样品输入口和样品输出口。本专利技术所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置的制备方法，包括以下步骤：(1)在真空环境下，在刻蚀有图案的硅片表面磁力溅射一层金薄膜；(2)在不同通道的在金薄膜的表面制备多种所需检测物质的抗体；(3)覆盖一层玻璃片，并在玻璃片两端打孔，一端加入样品，另一端输出样品；(4)将光纤定位粘合在玻璃片上，光纤与光谱分析仪连接。其中，所述硅片基底的制备方法包括以下步骤：(a)对硅片基底先湿法清洗，再去离子水冲洗，最后脱水烘焙，烘干，通过加热硅基底的方式直接获得氧化层；(b)利用旋转涂胶的工艺，使用HDMS或TMSDEA在氧化层表面形成厚度均匀，附着性强的光刻胶薄膜，胶膜干燥后进行曝光，利用显影技术将未感光的负胶或感光的正胶溶解去除，显现出所需的图形；(c)利用浓硫酸氧化表面，再用等离子体轰击除去表面的氧化层，利用感应耦合等离子体刻蚀技术进行深刻蚀，利用等离子体将光刻胶去除；(d)感应耦合等离子体刻蚀方法进行深刻蚀，利用等离子体将光刻胶去除。所述步骤(2)中制备抗体具体包括：在溅射好金薄膜的通道中，通入硼酸盐缓冲液3-5分钟；通入抗体并去除多余的硼酸盐缓冲液，在静止状态下让抗体和金薄膜共培养，让抗体连接到金薄膜上；通入硼酸盐缓冲液冲走未反应的抗体，即在金薄膜的表面制备得到抗体。所述步骤(4)中在水平放置的玻璃片上开V型槽对应于不同的通道，利用45°倾斜的玻璃片以及V型槽对光纤的位置进行定位，光纤的一边涂光纤粘合剂与V型槽进行粘合，即完成光纤定位粘合。有益效果：本专利技术检测样品不用进行标记和预处理，减少了检测的程序并且不会存在标记物对检测样品的影响，增加准确度；能够实时检测样品；减少了检测样品所需的时间，使实验效率大大提高；抗干扰能力较强，避免了来自电、磁、力的干扰。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本大明的光路检测示意图；图3是硅基底的制作工艺流程示意图；图4是本专利技术的不同结构的狭缝阵列结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步说明。一种基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，在硅片1加工能够产生表面等离激元同时能够实现微流传导控制的图案，在此表面溅射一定厚度的金薄膜，在图案中的金薄膜表面连接不同待测物质的抗体，封装后形成微流控表面等离激元检测芯片。本专利技术中的图案可以是平行直线狭缝阵列，也可以是相连的圆环狭缝，狭缝尺寸可根据需求渐变，从而自适应不同浓度以及不同粘度的液体，可以在图案狭缝中间增加结构，改变表面等离激元激发的位置。在结构整体之上覆盖一层玻璃片3防止样品溢出以及不同通道2之间的相互污染，在玻璃片的两端打孔，一端为样品输入口21，另一端为样品输出口22。在不同通道2上方玻璃片上表面利用45°倾斜的玻璃片12以及玻璃片上的V型槽进行光纤位置的定位，定位之后再粘合45°切角抛光光纤13。光源从光纤13一端耦合进入，从光纤内部照射金薄膜，经光纤收集后从另一端输出由光谱分析仪分析。样品折射率的变化引起SPP的波矢变化，导致共振波长，即反射光谱曲线的最小值对应的波长位置，发生改变。本专利技术基于检测共振波长变化即可以实现对样品折射率的测量，从而实现生物检测。其中，刻蚀图案为长方体、三角柱、梯形柱的一维阵列，高200μm～300μm。刻蚀隔板图案为长方体，其高度为基底所刻蚀深度的一半，宽度为10-20nm。金薄膜覆盖在刻蚀阵列上，膜厚10nm～60nm。本专利技术利用抗原抗体特异性结合的特点，使SPP波矢变化，导致共振波长发生改变。结合图1和图2，可得知光源24发射光，经45°抛光切角光纤垂直入射到玻璃片上，反射后由光纤接收，传输至光谱分析仪25进行分析。当样品中所需检测物质和在金薄膜表面制备的抗体特异性结合，反射光谱的相位发生偏移，其反射率极小值往波长大的方向偏移，从而得知样品中是否含有所需要检测的物质。本专利技术中硅基底的制作步骤为：先湿法清洗，再去离子水冲洗，最后脱水烘焙对硅片进行清洗，去烘干；通过热生长氧化层，即通过加热硅基底的方式直接获得氧化物；利用旋转涂胶的工艺，使用HDMS或TMSDEA在氧化层表面形成厚度均匀，附着性强的光刻胶薄膜；利用前烘的技术促进胶膜内溶剂充分发挥，使胶膜干燥；接着进行曝光；再利用显影技术将未感光的负胶或感光的正胶溶解去除，显现出所需的图形；利用浓硫酸氧化表面，再用等离子体轰击出去表面的氧化层；利用感应耦合等离子体刻蚀技术进行深刻蚀；利用等离子体将光刻胶去除。本专利技术中制备抗体具体包括：在溅射好金薄膜的通道中，通入硼酸盐缓冲液3-5分钟；通入抗体并去除多余的硼酸盐缓冲液，在静止状态下让抗体和金薄膜共培养，让抗体连接到金薄膜上；通入硼酸盐缓冲液冲走未反应的抗体，即在金薄膜的表面制备得到抗体。本专利技术中光纤进行定位以及粘合的制作步骤为：在水平放置的玻璃片上开V型槽对应于不同的通道；利用45°倾斜的玻璃片以及V型槽对光纤的位置进行定位；在光纤的一边涂光纤粘合剂(NOA-61)与V型槽进行粘合。本专利技术整体制作步骤如下：在真空环境下，在刻蚀有图案的硅片表面磁力溅射一层金薄膜；在不同通道的金薄膜的表面制备多种所需检测物质的抗体；在此整体之上覆盖一层玻璃片防止样品溢出以及不同通道之间的相互污染，并在玻璃片两端打孔，一端加入样品，另一端输出样品；将光纤进行定位以及粘合，光纤的一端与光谱分析仪相连，进行分析，多通道配合多条光纤可以实时分析检测样品中的多种物质。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，包括硅片基底(1)，所述硅片基底(1)上刻蚀有狭缝阵列，所述狭缝阵列上面溅射有金薄膜，所述金薄膜表面连接待测物质的抗体，所述硅片基底上覆盖有玻璃片(3)，所述玻璃片一端连接有斜置玻璃片(12),两个玻璃片之间粘结有光纤(13)，所述光纤(13)通过拉锥分路器与光源(24)和光谱仪(25)均连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，包括硅片基底(1)，所述硅片基底(1)上刻蚀有狭缝阵列，所述狭缝阵列上面溅射有金薄膜，所述金薄膜表面连接待测物质的抗体，所述硅片基底上覆盖有玻璃片(3)，所述玻璃片一端连接有斜置玻璃片(12),两个玻璃片之间粘结有光纤(13)，所述光纤(13)通过拉锥分路器与光源(24)和光谱仪(25)均连接。2.根据权利要求1所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，所述斜置玻璃片(12)的倾斜角度为45°。3.根据权利要求1所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，所述狭缝阵列是长方体、三角柱或梯形柱的狭缝阵列。4.根据权利要求1所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，所述玻璃片通过设置的V型槽固定光纤。5.根据权利要求1所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，所述金薄膜的膜厚10nm～60nm。6.根据权利要求1所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置，其特征在于，所述玻璃片上设置有样品输入口和样品输出口。7.如权利要求1所述的基于等离激元效应波导的实时生物检测装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在真空环境下，在刻蚀有图案的硅片表面磁力溅射一层金薄膜；(2)在不同狭缝阵列的在金薄膜的表面制备多种所需检测物质的抗体；(3)覆盖一层玻璃片，并在玻璃片两端打孔，一端加入样品，另一端输出样品；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪海彬，成建新，曹瑷琛，周盈，葛璐，潘超，常建华，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32