一种生物芯片、其制备方法、其应用及试剂盒技术

本发明专利技术适用于生物检测技术领域，提供了一种生物芯片、其制备方法、其应用及试剂盒，该生物芯片包括：刚性或柔性的基底；双带隙光子晶体薄膜；所述双带隙光子晶体薄膜设置在所述基底上；所述双带隙光子晶体薄膜为聚甲基丙烯酸甲酯材质；荧光薄膜；所述荧光薄膜设置在所述双带隙光子晶体薄膜上；所述荧光薄膜为上转换荧光纳米颗粒材质；聚多巴胺薄膜；所述聚多巴胺薄膜设置在所述荧光薄膜上。本发明专利技术利用双带隙PMMA蛋白石光子晶体结构增强的上转换荧光薄膜，可以配合荧光共振能量转移检测法来检测PSA等肿瘤标记物以及2019‑nCoV等病毒的核酸、抗体等检测。这种检测方法具有很好的稳定性、便利性以及广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种生物芯片、其制备方法、其应用及试剂盒
本专利技术属于生物检测
，尤其涉及一种生物芯片、其制备方法、其应用及试剂盒。
技术介绍
恶性肿瘤是威胁人类生命安全的主要疾病之一，它的威胁在于对其早期检测的可靠性和普及性的不足，在很多情况下当发现明显症状的时候肿瘤已经发展至恶性阶段，这个问题大大提升了肿瘤的危害性。因此，对肿瘤早期检测技术进行研究，提高其可靠性，便利性，可操作性具有重大意义。同样，2019-nCoV等流行性病毒也会威胁人类的生命健康，因此，对于2019-nCoV等流行性病毒的抗体和核酸等检测技术的研究，也具有重大意义。其中，血液中肿瘤标记物的浓度是肿瘤早期检测中重要的指标，在肿瘤早期就会出现变化，一种肿瘤通常对应着不止一种标记物，选择多种标记物进行检测则可以大大提高检测结果的准确度。目前，比较普及的基于肿瘤标记物进行肿瘤早期检测的方法主要有联酶免疫法，免疫荧光法和化学发光法，这些方法虽然已经进入实用阶段，但是仍然有各自的问题。联酶免疫法操作步骤繁琐，检测流程长，对环境要求较高，限制了它的便利性；免疫荧光法以荧光染料作为荧光探针，荧光染料虽然有着较长的应用历史，但是它的发光性能会随发光时间逐渐下降，而且在检测生物样本时，荧光染料的激发光同样会被一些生物分子吸收，产生背景荧光，这两个缺陷限制了这种检测方法的样品的可保存性和检测精确度；而化学发光法则有着选择性不够高的缺点，出现假阳性的风险较大。这些方法对操作，设备，环境的高要求无一例外限制了肿瘤早期检测便利性和普及性。专利技术内容本专利技术实施例的目的在于提供一种生物芯片，旨在解决
技术介绍
中提出的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种生物芯片，包括：刚性或柔性的基底；双带隙光子晶体薄膜；所述双带隙光子晶体薄膜设置在所述基底上；所述双带隙光子晶体薄膜为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质；荧光薄膜；所述荧光薄膜设置在所述双带隙光子晶体薄膜上；所述荧光薄膜为上转换荧光纳米颗粒材质；聚多巴胺薄膜；所述聚多巴胺薄膜设置在所述荧光薄膜上。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种上述的生物芯片的制备方法，其包括以下步骤：取一基底，将基底置于粒径为240nm～280nm的PMMA纳米球溶液中，并置于20～60℃的温度下进行处理后，再取出基底置于100～180℃的温度下进行烘干加固，得到附有第一光子晶体薄膜的基底；取另一基底，将基底置于粒径为380nm～480nm的PMMA纳米球溶液中，并置于20～60℃的温度下进行处理后，再取出基底置于100～180℃的温度下进行烘干加固，得到附有第二光子晶体薄膜的基底；接着，用去离子水对附有第二光子晶体薄膜的基底进行薄膜剥离，得到第二光子晶体薄膜；将第二光子晶体薄膜覆盖在附有第一光子晶体薄膜的基底上，形成双带隙光子晶体薄膜，得到附有双带隙光子晶体薄膜的基底；将附有双带隙光子晶体薄膜的基底置于上转换荧光纳米颗粒分散液中，并置于30～50℃的温度下进行处理，以在双带隙光子晶体薄膜上形成荧光薄膜，得到附有荧光薄膜的基底；将附有荧光薄膜的基底置于含有多巴胺且pH为7.5～9.0的缓冲液中进行反应，以在荧光薄膜上形成聚多巴胺薄膜，得到所述生物芯片。作为本专利技术实施例的一种优选方案，所述第一光子晶体薄膜的带隙位置为500nm～580nm；所述第二光子晶体薄膜的带隙位置为800nm～1000nm。作为本专利技术实施例的另一种优选方案，所述粒径为240nm～280nm的PMMA纳米球溶液的制备方法包括以下步骤：将甲基丙烯酸甲酯用浓度为3～15mg/mL的氢氧化钠水溶液进行清洗，得到清洗后的甲基丙烯酸甲酯；将清洗后的甲基丙烯酸甲酯、去离子水以及的过硫酸钾置于70～100℃的温度下进行反应，得到所述粒径为240nm～280nm的PMMA纳米球溶液；其中，清洗后的甲基丙烯酸甲酯与过硫酸钾的体积质量比以mL/mg计为(5～10):(30～40)。作为本专利技术实施例的另一种优选方案，所述粒径为380nm～480nm的PMMA纳米球溶液的制备方法包括以下步骤：将清洗后的甲基丙烯酸甲酯、的偶氮二异丁腈、去离子水以及所述粒径为240nm～280nm的PMMA纳米球溶液，置于70～100℃的温度下进行反应，得到所述粒径为380nm～480nm的PMMA纳米球溶液；其中，清洗后的甲基丙烯酸甲酯与粒径为240nm～280nm的PMMA纳米球溶液的体积比为(5～7):(30～50)；清洗后的甲基丙烯酸甲酯与偶氮二异丁腈的体积质量比以mL/mg计为(5～7):(30～40)。作为本专利技术实施例的另一种优选方案，所述上转换荧光纳米颗粒分散液的制备方法包括以下步骤：将的氯化钇、三氯化镱、氯化铒、十八烯以及油酸置于120～180℃的温度下进行搅拌后，再与氟化铵、氢氧化钠置于280～320℃的温度下进行反应，然后经离心分离，得到第一固体；其中，氯化钇、三氯化镱和氯化铒的摩尔比为(0.7～0.9):(0.15～0.25):(0.01～0.03)；将的氯化钇、三氯化镱、三氯化钕、十八烯以及油酸置于120～180℃的温度下进行搅拌后，再与氟化铵、氢氧化钠、上述第一固体置于270～340℃的温度下进行反应，然后经离心分离，得到第二固体；其中，氯化钇、三氯化镱和三氯化钕的摩尔比为(0.6～0.8):(0.1～0.2):(0.1～0.3)；将上述第二固体分散于环己烷中，得到所述上转换荧光纳米颗粒分散液。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种上述制备方法制得的生物芯片。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种上述的生物芯片在制备用于检测肿瘤标记物和/或病毒的试剂盒中的应用。其中，肿瘤标记物包括前列腺特异抗原(PSA)等，但不限于此；病毒包括2019-nCoV等流行性病毒的核酸或抗体等，但不限于此；另外，该生物芯片也可以用于检测其他抗原、抗体或蛋白质，并不限于肿瘤标记物和病毒的检测。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种试剂盒，所述试剂盒用于检测肿瘤标记物和/或病毒，其包括上述的生物芯片。作为本专利技术实施例的另一种优选方案，所述试剂盒还包括金纳米粒子。本专利技术实施例提供的一种生物芯片，利用双带隙PMMA蛋白石光子晶体结构增强的上转换荧光薄膜，可以配合荧光共振能量转移检测法来检测PSA等肿瘤标记物。其中，本专利技术实施例通过选择核壳结构上转换荧光纳米颗粒NaYF4:Yb3+,Er3+@NaYF4:Yb3+,Nd3+作为荧光探针，可以有效地避免光漂白，背景荧光以及高能量紫外光伤害生物分子的问题，以提高上转换发光量子效率。另外，本专利技术实施例通过设计一种新型纳米结构，同时使用两种PMMA蛋白石光子晶体，它们的带隙位置分别为800～1000nm和500～580nm之间，分别与NaYF4:Yb3+,Er3+@NaYF4:Yb3+,Nd3+的激发光波长和发射光波长对应，将两种光子晶体做成双层结构，将NaYF4:Yb3+,Er3+@NaYF4:Yb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物芯片，包括刚性或柔性的基底，其特征在于，还包括：/n双带隙光子晶体薄膜；所述双带隙光子晶体薄膜设置在所述基底上；所述双带隙光子晶体薄膜为聚甲基丙烯酸甲酯材质；/n荧光薄膜；所述荧光薄膜设置在所述双带隙光子晶体薄膜上；所述荧光薄膜为上转换荧光纳米颗粒材质；/n聚多巴胺薄膜；所述聚多巴胺薄膜设置在所述荧光薄膜上。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物芯片，包括刚性或柔性的基底，其特征在于，还包括：
双带隙光子晶体薄膜；所述双带隙光子晶体薄膜设置在所述基底上；所述双带隙光子晶体薄膜为聚甲基丙烯酸甲酯材质；
荧光薄膜；所述荧光薄膜设置在所述双带隙光子晶体薄膜上；所述荧光薄膜为上转换荧光纳米颗粒材质；
聚多巴胺薄膜；所述聚多巴胺薄膜设置在所述荧光薄膜上。


2.一种如权利要求1所述的生物芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取一基底，将基底置于粒径为240nm～280nm的PMMA纳米球溶液中，并置于20～60℃的温度下进行处理后，再取出基底置于100～180℃的温度下进行烘干加固，得到附有第一光子晶体薄膜的基底；
取另一基底，将基底置于粒径为380nm～480nm的PMMA纳米球溶液中，并置于20～60℃的温度下进行处理后，再取出基底置于100～180℃的温度下进行烘干加固，得到附有第二光子晶体薄膜的基底；接着，用去离子水对附有第二光子晶体薄膜的基底进行薄膜剥离，得到第二光子晶体薄膜；
将第二光子晶体薄膜覆盖在附有第一光子晶体薄膜的基底上，形成双带隙光子晶体薄膜，得到附有双带隙光子晶体薄膜的基底；
将附有双带隙光子晶体薄膜的基底置于上转换荧光纳米颗粒分散液中，并置于30～50℃的温度下进行处理，以在双带隙光子晶体薄膜上形成荧光薄膜，得到附有荧光薄膜的基底；
将附有荧光薄膜的基底置于含有多巴胺且pH为7.5～9.0的缓冲液中进行反应，以在荧光薄膜上形成聚多巴胺薄膜，得到所述生物芯片。


3.根据权利要求2所述的一种生物芯片的制备方法，其特征在于，所述第一光子晶体薄膜的带隙位置为500nm～580nm；所述第二光子晶体薄膜的带隙位置为800nm～1000nm。


4.根据权利要求2所述的一种生物芯片的制备方法，其特征在于，所述粒径为240nm～280nm的PMMA纳米球溶液的制备方法包括以下步骤：
将甲基丙烯酸甲酯用浓度为3～15mg/mL的氢氧化钠水溶液进行清洗，得到清洗后的甲基丙烯酸甲酯；
将清洗后的甲基丙烯酸甲酯、去离子水以及的过硫酸钾置于70～100℃的温度下进行反应，得到所述粒径为240nm～280nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：董彪，胡松涛，李春霞，徐琳，王林，孙娇，宋宏伟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22