一种生物检测芯片及生物传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种生物检测芯片，包括层叠设置的衬底、金属阵列层和膜吸附层；金属阵列层位于衬底上，具有使衬底露出的间隔区域；膜吸附层包覆金属阵列层和位于间隔区域的衬底表面，膜吸附层具有亲水性表面。利用膜吸附层的亲水性表面能够吸附具有生物膜结构的细胞、细胞器，目标生物分子负载于生物膜上，能够获得目标生物分子的表面增强红外吸收光谱，实现对目标分子的检测分析。本实用新型专利技术公开了一种生物传感器，包括上述的生物检测芯片，适于检测种类复杂的膜表面生物分子，且不会破坏分子结构，适用于各种生理、病理过程的研究以及药物筛选诊断等。

【技术实现步骤摘要】
一种生物检测芯片及生物传感器
本技术涉及生物检测
，具体涉及一种生物检测芯片、生物传感器。
技术介绍
红外光谱是研究分子运动的吸收光谱，作为一种明确的、无破坏性的、无需标记的物质检测手段，红外光谱已经成为一种不可或缺的分析手段。将红外光谱用于研究生物大分子的振动情况，能够得到生物分子在生理状态下结构变化的信息，且红外光对生物样品没有损伤，使红外光谱成为目前研究生物分子结构变化和揭示生命现象本质的重要手段之一。然而，由于红外振动的分子吸收截面积很低，限制了分子红外吸收的强度，红外光谱的检测灵敏度存在局限。表面增强红外吸收(SurfaceEnhancedIRAbsorption，SEIRA)的出现为提高红外光谱固有灵敏度的局限提供了可能。当分子吸附于金属岛状薄膜或粗糙程度不同的连续金属薄膜上时，入射光照射到粗糙的金属表面，在金属表面激发表面等离子体，在满足表面等离子体的共振条件时，使表面局域电场极大增强，最终使吸附在金属表面的分子振动的振幅增加，分子的红外光谱得到显著增强。利用表面增强红外光谱的方法能够实现对单分子或小分子系统中化学键变化的检测，从而清楚的区分脂质、蛋白质、糖和核酸在内的生物分子。目前，基于SEIRA技术的生物传感器在生物学、生物医学、分析化学及环境保护等各个领域都有着广泛的应用。基于SEIRA的生物传感器通常需要将一种具有特异识别属性的分子(配体)，固定于金属表面，再加入含有待测分子的溶液，待测分子与传感器表面固定的配体相互作用，分子间的结合使表面增强红外光谱的特征峰发生变化，从而实现对待测分子的检测。然而，上述基于SEIRA的生物传感器一旦制备完成后，由于金属表面固定的特异识别分子无法更换，使SEIRA生物传感器仅能实现对固定种类的待测分子的检测，限制了对具有复杂成分的生物膜表面分子的研究、检测。此外，膜表面分子(例如，膜蛋白)是临床药物筛选的常用靶标，然而，膜表面分子在离开细胞环境后易失活，使其不能被有效固定于SEIRA生物传感器的金属表面以实现药物筛选、临床诊断。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中SEIRA生物传感器仅能用于固定种类的待测分子检测，且不适于固定膜蛋白等膜表面分子的缺陷。为此，本技术提供如下技术方案：第一方面，本技术提供一种生物检测芯片，包括层叠设置的衬底、金属阵列层和膜吸附层；所述金属阵列层位于所述衬底上，具有使所述衬底露出的间隔区域；所述膜吸附层包覆所述金属阵列层和位于所述间隔区域的衬底表面，所述膜吸附层具有亲水性表面。优选地，上述的生物检测芯片，所述生物检测芯片还包括生物膜构件，所述生物膜构件吸附于所述膜吸附层上，用于负载待测分子。进一步优选地，上述的生物检测芯片，所述生物膜构件为囊泡。优选地，上述的生物检测芯片，所述金属阵列层包括间隔设置的金属纳米元件；优选地，所述金属纳米元件呈为长方体，所述长方体的长为2μm，宽为0.2μm，高为0.2μm；优选地，相邻所述金属纳米元件的距离为2μm，所述金属阵列层的面积为200μmX200μm。优选地，上述的生物检测芯片，所述衬底为氟化钙衬底，所述金属纳米元件为金纳米元件。优选地，上述的生物检测芯片，所述膜吸附层由亲水材料形成，或者所述膜吸附层的表面覆盖亲水材料层；优选地，所述亲水材料为二氧化硅。第二方面，本技术提供一种生物传感器，包括上述的生物检测芯片。进一步优选地，上述的生物传感器，所述生物传感器还包括：壳体，具有内腔以及将所述内腔与外界连通的流入口和流出口，所述流入口和所述流出口开设于所述壳体的两个侧壁面上；所述壳体避开所述流入口和所述流出口的侧壁面上开设有安装孔，所述生物检测芯片适于嵌入所述安装孔内，且使所述生物检测芯片的膜吸附层朝向所述内腔。第三方面，本技术提供了上述的生物检测芯片，或上述的生物传感器在如下a1－a2至少一种中的用途：a1，检测膜表面分子，或制备用于检测膜表面分子的产品；a2，药物筛选，或制备用于药物筛选的产品。第四方面，本技术提供一种生物检测芯片的制备方法，包括以下步骤：S1，在衬底上制备光刻胶，对光刻胶进行曝光和显影处理，使光刻胶部分被去除，得到图案化的光刻胶；S2，在图案化的光刻胶上沉积金属膜层，剥离光刻胶，使沉积于光刻胶上的金属膜层被去除，产生间隔区域，得到金属阵列层；S3，在金属阵列层以及位于间隔区域的衬底上包覆膜吸附层，膜吸附层以背对衬底的一侧面形成亲水性表面。本技术技术方案，具有如下优点：1.本技术提供的生物检测芯片，包括层叠设置的衬底、金属阵列层和膜吸附层；所述金属阵列层位于所述衬底上，具有使所述衬底露出的间隔区域；所述膜吸附层包覆所述金属阵列层和位于所述间隔区域的衬底表面，所述膜吸附层具有亲水性表面。对于具有生物膜结构的细胞、细胞器，由于生物膜以磷脂双分子层形成，磷脂双分子层中具有亲水性的磷酸酯头部向外，使生物膜能够吸附于具有亲水性表面的膜吸附层上。生物检测芯片中以膜吸附层包覆金属纳米元件以及衬底朝向金属阵列层的一侧表面，利用膜吸附层的亲水性表面选择吸附具有生物膜结构的细胞、细胞器，进而使定位于生物膜上的目标生物分子(例如，膜蛋白)附着于膜吸附层上。位于衬底上的金属阵列层具有使衬底露出的间隔区域，金属阵列层呈不连续结构，适于增强附着于膜吸附层上的目标生物分子的红外吸收强度，产生表面红外增强吸收光谱，获得目标生物分子的特征峰，从而实现对目标生物分子的检测。上述的生物检测芯片，通过膜吸附层的亲水性表面吸附具有生物膜结构的细胞、细胞器，能够实现对生物膜上负载的待测生物分子检测，以及对待测生物分子的实时、动态监测。通过连续记录待测生物分子的变化过程，能够实现对不同生理或病理发展过程的研究。待测的目标生物分子负载在生物膜上，不需要在芯片中标记特定种类的特异性识别分子，极大丰富了可以检测的生物分子种类，能够实现对种类复杂的膜表面分子的检测及功能研究。同时，以生物膜负载待测生物分子，有利于继续维持膜蛋白等膜表面分子所处的细胞环境，避免膜蛋白在脱离磷脂双分子层后产生降解，在保持膜蛋白完整性的前提下实现对其结构功能的研究以及对药物分子的筛选。在每一轮检测完成后，通过以未含检测物的溶液冲刷膜吸附层的亲水表面，可将结合的具有生物膜结构的细胞、细胞器洗脱掉，再进行下一轮检测。由于生物检测芯片上不需要固定与待测生物分子结合的特异性识别分子，简化了生物检测芯片的结构及制备过程，降低了芯片的成本。2.本技术提供的生物检测芯片，还包括生物膜构件，以生物膜构件负载待测分子后吸附于膜吸附层上，通过记录待测分子表面增强红外吸收光谱的特征峰，能够实现对待测分子的检测及实时、动态监测。以丰富芯片检测的膜表面生物分子的种类，且避免破坏膜表面生物分子的结构。生物膜构件具体地可以选择囊泡，囊泡广泛存在于细胞内外，易于收集，且易于在体外制备，使利用生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物检测芯片，其特征在于，包括层叠设置的衬底、金属阵列层和膜吸附层；所述金属阵列层位于所述衬底上，具有使所述衬底露出的间隔区域；所述膜吸附层包覆所述金属阵列层和位于所述间隔区域的衬底表面，所述膜吸附层具有亲水性表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物检测芯片，其特征在于，包括层叠设置的衬底、金属阵列层和膜吸附层；所述金属阵列层位于所述衬底上，具有使所述衬底露出的间隔区域；所述膜吸附层包覆所述金属阵列层和位于所述间隔区域的衬底表面，所述膜吸附层具有亲水性表面。


2.根据权利要求1所述的生物检测芯片，其特征在于，所述生物检测芯片还包括生物膜构件，所述生物膜构件吸附于所述膜吸附层上，用于负载待测分子。


3.根据权利要求2所述的生物检测芯片，其特征在于，所述生物膜构件为囊泡。


4.根据权利要求1所述的生物检测芯片，其特征在于，所述金属阵列层包括间隔设置的金属纳米元件。


5.根据权利要求4所述的生物检测芯片，其特征在于，所述金属纳米元件呈为长方体，所述长方体的长为2μm，宽为0.2μm，高为0.2μm；相邻所述金属纳米元件的距离为2μm，所述金属阵列层的面积为200μm×20...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗琪，刘丽炜，任升，李少强，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44