制作集成检测生物传感器的方法技术

本发明专利技术涉及用于制作集成检测生物传感器的方法，所述生物传感器包括ＣＣＤ或ＣＭＯＳ型光电探测器（１２）的组装件（１０），其上沉积或形成了一个用于滤除激发光λｅ的滤波器，该滤波器包括至少一个吸收层（１４）和布拉格反射镜或干扰滤波器，组成了设计成被激发光λｅ照射的发色团的支撑体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制作集成^r测生物传感器的方法，并涉及通过实施该方法而获 得的生物传感器。集成检测生物传感器包括基底，用于支撑发色团和光电探测器的组装件， 其用于拾取发色团响应于光激发而发射的光，光电探测器的组装件与基底连接 并形成一个整体组装件。
技术介绍
文献WO02/16912公开了这样一种生物传感器，其中，干扰反射镜和吸收 层被设置在基底中，以滤除发色团的激发光并预防将噪音传递到设置在基底后 面上的光电探测器。文献WO2004/042376也公开了 一种带瞬息激发的集成发 光生物传感器，其中，基底可以和光电探测器的组装件相连，并且在其表面上 包括含有光致发光成分的平面波导，该成分被初级激发光照射，并且它们本身 发射用于激发沉积到波导上的发色团的光。这些结构具有的优势在于改进了检测灵敏度，这是通过非常有意义地增加 发色团发射的光被收集的效率，并且通过减小激发光被捕获的程度，并且也减 小了来自周围介质的干扰荧光已知有大约80。/。的由发色团发射的光被传送进 入基底，并且与放置到空气中的发色团之上方的电感耦合设备(CCD)光电探 测器的基质相连的透镜可以仅拾取发射进入空气的20°/。光通量的一小部分。结 果，最大检测灵敏度典型地处于10个发色团/平方微米(pm2)的量级。将一 组光电探测器放置到基底的后面或者放置到面对带发色团的面上使发色团发 射的光通量能够有效地被收集，这比放置到发色团上的标准图像大几十倍。文献US2002/081716和WO2004/059006公开了集成检测生物传感器，具 有光学滤波器，其使用于激发发色团的光波长停止，同时使发色团发射的荧光 通过，然而，这些滤波器由自身发荧光的材料制成，并且它们发射的光足以掩 蔽发色团发射的荧光。当激发光具有的波长处于紫外区时，如在前述两篇现有技术文献中描述的那样，该缺陷变得更严重。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是避免这些缺陷，并且进一步改进文献WO02/16912中 所描述的集成^r测生物传感器。为此，本专利技术提供了一种，该生物传感器 包括基底，用于携带响应于特定波长的光激发而发射光的发色团，以及与基底 相连的光电探测器组装件，以拾取发色团朝向基底里面发射的光，该方法的特 征在于它包括在光电探测器的组装件上沉积薄层，该薄层与滤波器一起组成 了上述基底，二者均用于全方向滤除发色团的激发光，并用于传输由所述发色 团发射的光，滤波器为激发光提供了大约为10-6或更小的透射,优选大约10-8, 并且呈现出10-6或更小的自身荧光水平。为了进一步限制滤波器的自身荧光，有利的是使用波长处于可见光或近红 外光区的激发光。本专利技术的方法使之有可能制作一种超敏感的检测生物传感器，其为集成 的，并且不包含透镜或光学元件，并且其中，生物採:针可以直接沉积到覆盖光 电探测器的组装件的薄层拒波滤波器上。因此，有可能通过采用用于大量生产 微型电子元件的已知技术以低成本制作微型生物传感器，所述的生物传感器也 呈现出1个发色团/(im2量级的灵敏度。在本专利技术的第一个实施例中，拒波滤波器包括至少一个薄层，其在发色团 的激发波长下为可吸收的。吸收层被设置成全方向地吸收激发光，与生物传感器被照射的角度或者激 发光被扩散的角度无关。该吸收层可以由任何公知的方式制作，例如，通过溶胶-凝胶法，或者通 过沉积并展开可能分散在无机或聚合物基质内的染料层，利用了旋涂型的方法 或者点涂型的方法。在本专利技术的另 一实施例中，拒波滤波器包括由材料薄层制成的布拉格反射 镜，其在发色团的发射波长下为透明的，或者包括例如由叠置的聚合物薄层制 成的干扰滤波器，并与吸收滤波器组合在一起。布拉格反射镜或干扰滤波器覆盖至少 一个沉积到光电探测器组装件上的吸收层。而言能够给出最好的结果。布拉格反射镜通过相长干涉(constructive interference)产生了放大激发的效果以及纯粹滤除激发的效果(方向效果)，然 而，滤除主要由吸收层来提供。布拉格反射镜的滤除提供了额外的减小吸收层 中的荧光水平。在变形例中，生物传感器包括不透明的表面层，例如，由金属制成，具有 在那里形成的孔，该层用于限制生物传感器上的总光通量。为了降低用于吸收吸收层中的激发光的分子的自身焚光，本专利技术在一个实 施例中提供了在光电探测器的组装件上形成许多叠置的具有不同类型的吸收 薄层，其中，较低的层(更靠近光电探测器)用于吸收来自较高层的自身荧光。当用于发色团的激发波长和由发色团发射的光的中心波长之间的光谱差 异大时，这种吸收薄层的层叠排列是特别有利的。在任何情况下，为吸收层所选取的材料是生物传感器良好操作的基础。在本专利技术的一种实施例中，拒波滤波器包括由一系列叠置薄层制成的布拉 格反射镜，呈现出的光厚度等于1/4的激发波长，布拉格反射镜提供了 0.025 的激发滤除(即，O.l纯滤除)。在该结构中，基底表面的干扰影响使激发电磁 场的能量能够增加大约4倍，从而导致光激发率放大4倍。关于激发能量通过 这些层的传输，其相应于等价光密度为1.6。布拉格反射镜与光密度为6.4的 吸收层相连，并且自身荧光水平小于激发光强度的10-6.4倍，拒波滤波器呈现 的总等价光密度等于8，引起滤除率为10-8。对于常见的发色团，检测灵敏度 则为1个发色团4im2。本专利技术的生物传感器可以这样来制作在光电纟罙测器的基质上沉积一个或 多个吸收薄层，并且随后(供选地)沉积用于形成布拉格反射镜或干扰滤波器 的薄层，各层依次地;陂沉积或形成在另一层上。在变形的实施例中，本专利技术的方法包括在原始基底上制作拒波滤波器，随 后在光电探测器的组装件上沉积由滤波器和原始基底形成的組装件，滤波器位 于光电探测器的所述组装件和原始基底之间，并且最后去除原始基底。在所述情况下，由于其自身的粘性或者借助于具有适当粘性的材料层，拒波滤波器通过粘结而固定到光电探测器的组装件上。最初形成于原始基底上的拒波滤波器包括吸收膜或者反射膜，或者吸收膜 与反射膜相连。与直接在传感器上制作各层的方法相比，这克服了与各种处理 或退火操作有关的限制，从而可以实现更宽范围的设计和集成可能性。这使得通过在原始基底上形成诸如布拉格反射镜的反射膜而开始，涉及将 不能被光电探测器和吸收膜很好地忍受的退火操作，以及接着在布拉格反射镜 上沉积形成吸收膜的薄层或薄层组装件尤为可能。有利的是，拒波滤波器和原始基底可以形成一个柔性膜，其很容易存储和 使用，例如，以巻的形式。在变形例中，布拉格反射镜或干扰滤波器可以形成在原始基底上，并且吸 收膜可以形成在另一原始基底上，因此有可能随后制作本专利技术的生物传感器，这是通过将吸收膜转移到光电探测器的组装件上，并且随后将布拉格反射镜或干扰滤波器转移到吸收膜上。 一旦制作了生物传感器，优选包括荧光标记物 的探针以液相沉积到预定的区域上，例如，生物传感器的拒波滤波器上的阵列 中(公知为"点样"的技术)。干燥之后，生物传感器被存储，并且其储存期可 以很长。探针可以包括荧光标记物。任选地，使用含有润湿剂的緩沖溶液，用于将探针沉积到拒波滤波器上， 其表面可以为高度憎水的。在本专利技术的一种实施例中，带有探针的生物传感器最后被封装到包装中， 其随后可用于杂交探针，该包装具有至少一个液体入口和一个液体出口，其在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作集成检测生物传感器的方法，该生物传感器包括一个用于承载发色团的基底，其响应于光激发而在给定的波长下发射光，以及与基底相连的光电探测器（１２）的组装件（１０），用于拾取发色团朝着基底里面发射的光，该方法的特征在于：它包括在光电探测器（１２）的组装件（１０）上沉积薄层，薄层（１４，２２）和滤波器一起组成了上述的基底，用于全方向的滤除发色团的激发光，以及用于传输所述发色团发射的光，滤波器表现的激发光滤除率为１０↑［－６］或更小，并且优选大约为１０↑［－８］，并且自身荧光水平为１０↑［－６］或更小，激发光的波长位于可见光或近红外光内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌塔舒曼，克劳德韦斯布奇，亨里贝尼斯蒂，霍伊源哈，
申请(专利权)人：基因波公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]