一种基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种一种基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片，及其制备方法。该芯片其包括一玻璃片基和其上的镀金膜层，在所述的镀金膜层上以自组装的方法引入的引发剂层，以及和引发剂层结合的功能化的聚乙二醇层。本发明专利技术使用了石英晶体微天平来实时监测芯片表面的膜的生长。本发明专利技术的芯片有效地解决了蛋白质的非特异性吸附的问题。由于本发明专利技术的芯片表面的修饰不局限于传统的羧基化的葡聚糖，使得芯片表面的功能集团的密度和种类不再受到严格的限制；此外，在生物信号分子的特异性保持、质量控制等方面，本发明专利技术的芯片也具有优越的性能。本发明专利技术的芯片的制备方法步骤少，生产成本低，更适合工业化生产。该芯片的可深度开发的潜力更大，通用性更优越。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面等离子共振仪芯片，具体地说，是涉及一种基于聚乙二醇的 表面等离子共振仪芯片，及其制备方法。
技术介绍
表面等离子共振仪(Surface Plasma Resonance spectroscopy,以下简称SPR)是检 测生物分子相互作用的传感器。由Liedberg等人在1983年提出、并验证了SPR做为 生物传感器在生物医学上应用的设想，在他们一系列工作的基础上，瑞典的Pharmacia 于19卯年向市场推出了第一代商业化的SPR仪器。目前，SPR己被广泛应用于生物 医学、临床诊断、新药开发(筛选、机理研究)、司法鉴定、环境监测、食品安全等领 域的检测，是已被科学界和工业界广泛接受的标准检测方法。与酶标法相比，SPR检 测法的准确性更高，可重复性更高。与使用高压液相色谱(HPLC)或使用微生物来检 测食品中的维他命的方法相比，SPR检测法更快更简便。总之，同其他方法相比较， SPR检测法具有灵敏度高、操作简单、可重复性高、实时和免标记等优点。通常，表面等离子共振仪由光机电部分和消耗性的芯片两部分组成，芯片是该系 统的核心。目前占据了全世界90Q/o以上市场的BIAcore (原Pharmacia)系列SPR，其 为用户提供了可直接使用的芯片，如图1所示，该芯片是在一玻璃片基1上依次镀金 膜层2、自组装单层膜3、和羧基化的葡聚糖膜层4。当偏振光通过耦合的棱镜以某一 角度照射到该芯片的玻璃上时， 一方面，玻璃产生反射光；同时，透射过玻璃的光进 入镀金层，并与金表面产生的表面等离子体波相互作用，在入射光处于某一特定的角 度时，二者会产生共振，从而会造成反射光的强度在该特定的入射角出现最低值。由 于表面等离子波发生共振的角度同金镀层表面的折射常数相关，而该折射常数又同金 表面的物质相关，因此通过检测反射光强度最低值时角度的变化，就能间接的检测金 膜表面物质的变化。当将表面等离子共振仪用于检测生物分子相互作用的传感器时，为了提高SPR的 灵敏度，通常是在金表面通过末端带羧基的巯基化合物形成自组装单层膜，然后修饰 上一层基质材料——羧基化的葡聚糖膜层，从而增加其比表面积，用以固定更多的信号分子。如图2所示的BIAcore系统中SPR的工作原理示意图，其核心的芯片是一面 镀金的玻璃片，在金表面上通过修饰的羧基化的葡聚糖膜层，固定一对能发生特异作 用的分子的一个部分(如配体和受体之一)。通过微流输送系统将含有上述能发生特 异作用的分子的另一个部分介质输送到修饰过的金膜表面。当介质流经芯片时，这对 能发生特异作用的分子特异性结合，使得金膜表面的局部浓度发生变化，即金表面的 物质发生变化，从而导致其折射常数发生变化，最终SPR测量到表面等离子波的共振 角度发生变化(从共振角I变化到共振角II)。在文献1: L6负s， S; Johnsson， B. J. Chem. Soc.， Chem. Commun.， 1990， 1526-1528中已经证实了，该共振角度的变化是直接同接 到金表面的分子质量成正比的，在BIAcore系统中， 一个反应单位(resonanceunits, 以下简称RU)对应0.0001。最低强度的角度变化。对大多数蛋白质样品， 一个RU的 变化相当于在芯片表面发生1 pg/mm2的变化。但是，这类使用羧基化的葡聚糖修饰的芯片的工艺有以下缺点(l)制备芯片时 的步骤繁多，使得芯片的可控性和重复性受到影响；(2)在芯片表面固定高分子基质 时使用了传统的"移植到"("grafting to")策略，使得修饰的羧基化的葡聚糖层的密度 和厚度均受到限制，从而进一步影响到所固定的探测分子；(3)所使用的原料——葡 聚糖水凝胶的来源有限，使得芯片的制造成本较高，并且它的防止蛋白质非特异性吸 附的性能也不能达到最佳；(4)由于使用了葡聚糖水凝胶，功能基团的密度和种类受 到限制，衍生难度大；(5)生物信号分子和基质间缺乏连接空间(即缺乏Spacer)， 从而使实验结果受生物信号分子的固定形式影响较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的表面等离子共振仪芯片的种种缺陷，提供一 种使用了石英晶体微天平(以下简称QCM)来实时监测芯片表面的修饰膜的生长的方 法，该方法制备的基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片的性能在各方面都要优于这 类现有的芯片的性能。本专利技术的芯片有效地解决了蛋白质的非特异性吸附的问题。由 于本专利技术的芯片表面的修饰不局限于传统的羧基化的葡聚糖，使得芯片表面的功能基 团的密度和种类不再受到严格的限制；此外，在生物信号分子的特异性保持、质量控 制等方面，本专利技术的芯片也具有优越的性能。本专利技术的芯片的制备方法步骤少，生产成本低，更适合工业化生产。该芯片的可深度开发的潜力更大，通用性更优越。本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的-本专利技术提供一种基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片，如图3所示，其包括一玻璃片基1和其上的镀金膜层2，在所述的镀金膜层上以自组装的方法引入的引发剂 层5，以及和引发剂层结合(化学键合一表面引发聚合反应)的功能化的聚乙二醇层6。所述的引发剂层为引发剂溴代异丁酸一o)—巯基十一烷基酯(o)-mercaptoundecyl bromoisobutyrate)和稀释齐Uco—巯基i"^一烷(co-mercapto-undecanthiol)混合的自组装 单层，其中，引发剂溴代异丁酸一co—巯基十一烷基酯所占比例为5—100%，优选为 5%， 30%, 45%, 60%和100%;所述的功能化的聚乙二醇层的厚度为3 150纳米；所述的功能化的聚乙二醇为寡聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯，其化学式为 (CH2=CH ) CH3COO (CH2CH20) R其中，n=6， 12，末端R为羟基(—OH)、羧基("COOH)、醛基(—CH0)、氨基(-NH2)、 巯基(-SH)、或氮川三乙酸(nitrilotriaceticacid，以下简称NTA-鳌合基团)。本专利技术提供一种上述基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片的制备方法，该方法 使用石英晶体微天平来实时监测芯片表面各层膜的生长，包括如下的步骤l)采用自组装单层技术，将市售的表面镀金的玻璃片清洗后立即浸入含有引发剂 和稀释剂的乙醇溶液中，24小时后，该玻璃片的金膜层上接上表面的分布密度为5— 100%密度的引发剂单分子层；具体步骤按照文献3: Ma, H.; Wells， M.; Bebees， T.; Chilkoti, A.; Adv. Funct. Mater. 2006，中报道的方法将金表面用UV/Ozone清洗机进行臭氧紫外线清洗，除去表面杂 质；清洗后立即浸入含有引发剂和稀释剂的乙醇溶液中，引发剂的巯基和金反应，24 小时后即可得到覆盖了 5—100%的密度的引发剂的自组装单层的芯片，将此芯片置入 石英晶体微天平的传感器腔室中，通入氮气保护15分钟；所述的含有引发剂和稀释剂的乙醇溶液中，所述的引发剂为溴代异丁酸一ro—巯基 十一烷基酯，所述的稀释剂为co—巯基十一烷，引发剂和稀释剂的摩尔比为1: 9—0， 二者在乙醇溶液中的总浓度为1毫摩尔；因为含有巯基的引发剂和稀释剂的反应活性不同，所以其在乙醇溶液中的混合比 例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片，其包括一玻璃片基和其上的镀金膜层，其特征在于：在所述的镀金膜层上以自组装的方法引入的引发剂层，以及和引发剂层结合的功能化的聚乙二醇层；所述的引发剂层为溴代异丁酸－ω－巯基十一烷基酯和ω－巯基十一烷混合的自组装单层，其中，溴代异丁酸－ω－巯基十一烷基酯所占比例为５－１００％；所述的功能化的聚乙二醇层的厚度为３～１５０纳米；所述的功能化的聚乙二醇为寡聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯，其化学式为（ＣＨ↓［２］＝ＣＨ）ＣＨ↓［３］ＣＯＯ（ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ）↓［ｎ］Ｒ其中，ｎ＝６，１２，末端Ｒ为－ＯＨ、－ＣＯＯＨ、－ＣＨＯ、－ＮＨ↓［２］、－ＳＨ、或氮川三乙酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马雄明，
申请(专利权)人：北京宏荣博曼生物科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]