一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术提供一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法及其产品和应用，通过制备纳米银/纳米氧化锌/纳米金的SERS基底，从而增加荧光分子的发光强度。可以应用于新冠病毒的检测中，采用WHO公布的引物和探针，在SERS基底连接荧光探针，实现高灵敏检测，提高检测效率和准确度的同时降低了成本，可用于新型冠状病毒的快速应急检测。本发明专利技术制备的芯片大大增强了小分子的拉曼信号，光学强度高，检测灵敏度高，检测限低。本发明专利技术制备过程简单、反应易控制，稳定性好、可产业化，在新冠病毒的检测领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法及其产品和应用
本专利技术属于纳米材料的功能化及芯片成型领域，涉及一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法及其产品和应用，特别是涉及一种纳米银/纳米氧化锌/纳米金薄膜的制备，及其芯片的成型方法，该芯片可以应用于新冠病毒的检测领域。
技术介绍
新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情的快速蔓延，导致疑似感染者和密切接触者数量激增。尽早进行病毒检测，不仅可以使感染者获得及时治疗，降低死亡风险，还能有效控制传染源，通过隔离切断传播途径。为满足SARS-CoV-2检测的需求，国内外企业和科研单位陆续研发出众多检测产品。截至2020年3月9日，获批的试剂盒就有15个。目前用于SARS-CoV-2检测的方法主要有核酸检测法和免疫学检测法，核酸检测法是对病毒RNA基因组进行检测，包括基因测序、荧光定量PCR、微滴式数字PCR（ddPCR）、基因芯片和环介导等温扩增（LAMP）等技术。免疫学检测法是对病毒抗原或人体免疫反应产生的特异性抗体进行检测，包括免疫色谱试纸条、酶联免疫吸附试验（ELISA）和化学发光免疫分析（CLIA）等技术。核酸检测阳性虽是疑似患者确诊的“金标准”，但其操作繁琐、耗时长，检测结果易受标本质量、病毒感染部位及表达量等众多因素影响，因而核酸单项检测不能满足疫情期间对疑似病例快速筛查的要求。血清特异性抗体是诊断病毒感染的另一关键证据，抗体协同核酸检测可用于辅助诊断和快速筛查。但是如何提高检测的灵敏度/特异度，降低假阴性/假阳性检测结果，仍具有一定的挑战。r>
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法。本专利技术的另一目的在于：提供一种上述方法制备的SERS增强的新冠病毒检测芯片产品。本专利技术的再一目的在于：提供一种上述产品的应用。本专利技术的又一目的在于：提供一种上述产品的检测方法。本专利技术目的通过下述方案实现：一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法，通过制备纳米银/纳米氧化锌/纳米金的SERS基底，增加荧光分子的发光强度，包括如下步骤：（1）磁控溅射法镀纳米银薄膜：选用N型硅片Si(111)，分别经过丙酮和乙醇、去离子水、氢氟酸的浸泡与清洗；采用磁控溅射法镀纳米银薄膜，以纯银靶为靶源，真空度3×10-4-5×10-4Pa，气源为99.99%纯氩气，溅射压强3-6Pa，沉积速度0.2-1Å/s，制得厚度为5-50nm的纳米银薄膜层的基片；（2）原子层沉积技术沉积纳米氧化锌：通过原子层沉积技术在步骤（1）所述的纳米银薄膜表面沉积厚度为10-60nm的纳米氧化锌基片，工艺条件为：将沉积室真空抽至15-20hPa，该基片加热至150-200℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，二乙基锌、高纯氮气、水蒸气在沉积室内暴露时间依次为1s、5s、1s、5s；（3）纳米金颗粒生长：将上述步骤（2）基片浸泡在2-5nm的金颗粒溶液中，振荡2小时后去离子水清洗烘干，进一步浸泡在质量分数为5-25%的碳酸钾溶液中，振荡30分钟后再加入2-10毫升1%高氯酸金溶液，振荡2小时后加入20-200微升巯基乙酸，振荡1-2小时后清洗烘干，得到纳米银/纳米氧化锌/纳米金的芯片；（4）荧光分子的连接：将制备的纳米银/纳米氧化锌/纳米金的芯片，浸泡在碱性水溶液中，加入等摩尔的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS），再加入功能性荧光小分子，常温振荡30-120分钟，洗涤烘干，制备得到SERS增强的新冠病毒检测芯片。其中，步骤（4）中，所述的碱性水溶液为三乙胺、三乙醇胺、吡啶、尿素中的一种。在上述方案基础上，步骤（4）中，所述的功能性荧光小分子为异硫氰酸荧光橙红（FITC），罗丹明，磺基氰基-3-马来酰亚胺（cy）、梭基荧光素（FAM）、绿色荧光蛋白（VIC）中的一种。本专利技术还提供了一种SERS增强的新冠病毒检测芯片，根据上述方法制备得到。本专利技术也提供了一种根据权利要求4所述SERS增强的芯片在新冠病毒检测中的应用。另外，本专利技术还提供了一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的检测方法，包括下述步骤：（1）将所述的SERS增强的新冠病毒检测芯片连接采用WHO公布的引物和探针，即OFR1b基因特异性探针OFR1b-P的5'端标记FAM，或E基因特异性探针upE-P2的5'端标记VIC，常温振荡30-120分钟；（2）与新冠病毒的靶物质共培养：靶物质为灭活的新冠病人血样。本专利技术芯片应用于新冠病毒的检测中，采用WHO公布的引物和探针，在SERS基底连接荧光探针，实现高灵敏检测，提高检测效率和准确度的同时降低了成本，可用于新型冠状病毒的快速应急检测。本专利技术的优点在于：本专利技术制备的芯片大大增强了小分子的拉曼信号，光学强度高，检测灵敏度高，检测限低。本专利技术制备过程简单、反应易控制，稳定性好、可产业化，在新冠病毒的检测领域具有广泛的应用前景。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，而不限制本专利技术的范围。实施例1一种SERS增强的新冠病毒检测芯片，通过制备纳米银/纳米氧化锌/纳米金的SERS基底，增加荧光分子的发光强度，按如下步骤制备：（1）磁控溅射法镀纳米银薄膜：选用N型硅片Si(111)，分别经过丙酮和乙醇、去离子水、氢氟酸的浸泡与清洗；采用磁控溅射法镀纳米银薄膜，以纯银靶为靶源，真空度3×10-4Pa，气源为99.99%纯氩气，溅射压强3Pa，沉积速度1Å/s，制得厚度为5nm的纳米银薄膜层的基片；（2）原子层沉积技术沉积纳米氧化锌：通过原子层沉积技术在步骤（1）所述的纳米银薄膜表面沉积厚度为10nm的纳米氧化锌，工艺条件为：将沉积室真空抽至15hPa，该基片加热至150℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，二乙基锌、高纯氮气、水蒸气在沉积室内暴露时间依次为1s、5s、1s、5s，得到在银薄膜表面沉积厚度为10nm的纳米氧化锌基片；（3）纳米金颗粒生长：将上述步骤（2）基片浸泡在2nm的金颗粒溶液中，振荡2小时后去离子水清洗烘干，进一步浸泡在质量分数为5%的碳酸钾溶液中，振荡30分钟后再加入5毫升1%高氯酸金溶液，振荡2小时后加入40微升巯基乙酸，振荡1小时后清洗烘干，得到纳米银/纳米氧化锌/纳米金的芯片；（4）荧光分子的连接：将制备的纳米银/纳米氧化锌/纳米金的芯片，浸泡在三乙胺水溶液中，加入等摩尔的EDC和NHS，再加入功能性荧光小分子FITC，常温振荡30分钟，洗涤烘干，制备得到一种SERS增强的新冠病毒检测芯片。芯片检测FITC的光学强度比等量的FITC增加165%。实施例2一种SERS增强的新冠病毒检测芯片，与实施例1近似，按如下步骤制备：（1）磁控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法，其特征在于，通过制备纳米银/纳米氧化锌/纳米金的SERS基底，增加荧光分子的发光强度，包括如下步骤：/n（1）磁控溅射法镀纳米银薄膜：选用N型硅片Si(111)，分别经过丙酮和乙醇、去离子水、氢氟酸的浸泡与清洗；采用磁控溅射法镀纳米银薄膜，以纯银靶为靶源，真空度3×10

【技术特征摘要】
1.一种SERS增强的新冠病毒检测芯片的制备方法，其特征在于，通过制备纳米银/纳米氧化锌/纳米金的SERS基底，增加荧光分子的发光强度，包括如下步骤：
（1）磁控溅射法镀纳米银薄膜：选用N型硅片Si(111)，分别经过丙酮和乙醇、去离子水、氢氟酸的浸泡与清洗；采用磁控溅射法镀纳米银薄膜，以纯银靶为靶源，真空度3×10-4-5×10-4Pa，气源为99.99%纯氩气，溅射压强3-6Pa，沉积速度0.2-1Å/s，制得厚度为5-50nm的纳米银薄膜层的基片；
（2）原子层沉积技术沉积纳米氧化锌：通过原子层沉积技术在步骤（1）所述的纳米银薄膜表面沉积厚度为10-60nm的纳米氧化锌基片，工艺条件为：将沉积室真空抽至15-20hPa，该基片加热至150-200℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，二乙基锌、高纯氮气、水蒸气在沉积室内暴露时间依次为1s、5s、1s、5s；
（3）纳米金颗粒生长：将上述步骤（2）基片浸泡在2-5nm的金颗粒溶液中，振荡2小时后去离子水清洗烘干，进一步浸泡在质量分数为5-25%的碳酸钾溶液中，振荡30分钟后再加入2-10毫升1%高氯酸金溶液，振荡2小时后加入20-200微升巯基乙酸，振荡1-2小时后清洗烘干，得到纳米银/纳米氧化锌/纳米金的芯片；
（4）荧光分子的连接：将制备的纳米银/纳米氧化锌/纳米金的芯片，浸泡在碱性水溶液中，加入等摩尔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔大祥，朱君，徐艳，杨迪诚，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31