制造生物传感器纳米孔的方法技术

提供了制造高灵敏度且高选择性的电化学生物传感器的改进方法。所述方法可以包括用铁氰化物优选铁氰化钾洗涤所述生物传感器的纳米孔阵列电极。除了铁氰化物和/或H2SO4洗涤步骤之外，或者没有铁氰化物和/或H

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造生物传感器纳米孔的方法相关申请的交叉引用本申请要求提交于2018年3月23日的美国临时申请序列No.62/647,280以及提交于2018年3月23日的韩国专利申请No.10-2018-0033974的优先权的权益，将它们各自的内容通过援引并入本文。专利
本公开总体上涉及用于高灵敏度且高选择性的生物传感器的制造方法。更特别地，本公开涉及减少或消除来自电化学生物传感器的杂质的高灵敏度且高选择性的生物传感器的制造方法。
技术介绍
生物传感器用于检测生物分子，诸如蛋白质、氨基酸(例如，包含特定碱基序列的DNA和/或RNA)，或其他有机分子的存在。生物传感器的一些实例包括妊娠测试和葡萄糖监测传感器。这些生物传感器可以检测存在于体液诸如血或尿中的生物分子诸如人绒毛膜促性腺激素(humanchronicgonadotropin)(hCG)或葡萄糖。为了检测特定的分析物(例如，生物分子)，生物传感器可以包含分析物-结合表面，其中将对分析物具有特异性的探针(例如，对目标分子具有特异性的单链DNA或抗体)固定到分析物-结合表面上。已经开发出使用不同科学原理的可以检测特定生物分子的存在的不同类型的生物传感器。不同类型的生物传感器的实例包括电化学生物传感器、纳米悬臂梁生物传感器(nano-cantileverbiosensors)以及微机电系统或纳机电系统(MEMS/NEMS)。像其他类型的生物传感器一样，电化学生物传感器包括能够与特定生物分子(例如，特定蛋白质或DNA的特定序列)相互作用和/或结合的分析物-结合表面。特别地，电化学生物传感器使用电化学分析的原理来检测特定的分析物，其中测量并分析对施加到系统的电激发的化学响应，以检测分析物是否结合到电极表面。与纳米悬臂梁生物传感器和MEMS/NEMS不同，电化学生物传感器的信号可以通过电子装置直接检测以用于分析，从而允许快速诊断。对于电化学生物传感器的潜在未来应用包括在传统医疗和保健环境中的诊断(例如，对于特定生物分子的血和/或尿样品测试)；非医院环境的医疗诊断(例如，在作战区中的军事用途和/或自行管理的消费者诊断)，生物和/或小分子检测的非医疗检测(例如，水质测试、环境测试、食品工业中的品质控制和/或品质保证测试)；对于药物治疗的伴随诊断；其中要求检测小分子的研究应用；和/或其中需要检测生物分子的其他环境或状况。本领域技术人员将理解，尽管本公开称为“生物传感器”，但是其应用不限于生物分子的检测。换句话说，本公开可以用于检测其他小的非生物(例如，无机的、金属的、溶质、电解质和/或元素)分子。另外，尽管这里提供的实施例由在流体和/或水性环境中的检测组成，但是本领域技术人员将理解，本公开可以用于检测在其他流体环境，诸如油、溶剂、气体和/或胶体溶液中的小分子。为了使电化学生物传感器广泛适配成宽范围的应用，生物传感器必须是高灵敏度且高选择性的，并且这样的传感器的制造成本必须是有竞争力的。具有显著改进的灵敏度和选择性的电化学生物传感器可以使这样的装置能够小型化，这进而可以减少生产成本，并且进一步有助于采用电化学生物传感器用于宽范围的应用。在公布的美国专利申请No.US2017/0219554A1中已经描述了具体类型的高灵敏度且高选择性的生物传感器，其内容通过援引并入本文。这些生物传感器包括铺设于电化学生物传感器的电极上的穿孔的绝缘层(insulationlayer)(或绝缘层(insulatinglayer))，以形成纳米孔(nanowell)(或纳米-孔(nano-well))。这样的电化学生物传感器可以高选择性地检测在生物样品中以fM范围存在的分析物。然而，这样的生物传感器的制造在技术上具有挑战性。特别地，在制造工艺期间杂质对生物传感器的污染可致使生物传感器有缺陷或不利地影响生物传感器的灵敏度和选择性。因此，需要制造高灵敏度且高选择性的生物传感器(具有铺设于电极上的穿孔的绝缘层的这样的生物传感器)的改进的方法，其中减少或消除了杂质对生物传感器的污染。
技术实现思路
本文提供了制造高灵敏度且高选择性的电化学生物传感器的改进方法。所述方法的一种示例性实施方式包括用铁氰化物优选铁氰化钾洗涤生物传感器的纳米孔(或纳米-孔)阵列电极。在另一种示例性实施方式中，所述方法包括用H2SO4洗涤所述生物传感器的电极，并另外用铁氰化物洗涤所述电极。在另一种示例性实施方式中，除了铁氰化物和/或H2SO4洗涤步骤之外，或者没有铁氰化物和/或H2SO4洗涤步骤的情况下，所述方法包括用亚甲蓝(即，次甲蓝(methylthioniniumchloride))洗涤所述生物传感器的电极。本文公开的方法导致从所述生物传感器去除杂质。在一些实施方式中，从所述电极(例如，金电极)表面去除杂质。在一种示例性实施方式中，本专利技术旨在改进电化学生物传感器装置的生产。这样的电化学生物传感器装置的一种实例包括多个电极，所述电极由铺设于基底层上的缓冲层、铺设于所述缓冲层上的电极层以及铺设于所述电极层上的穿孔的绝缘体层制成，使得在所述电极层上形成多个纳米孔并且所述纳米孔的尺寸由穿孔的大小限定，所述纳米孔的壁由所述绝缘体层限定，并且所述纳米孔的底层由所述电极层的上表面限定。在一些情况下，所述生物传感器的纳米孔具有的间距比率为1:1。在其他情况下，所述生物传感器可以检测以fM浓度范围存在的分析物。在一些实施方式中，所述电化学生物传感器可以包括玻璃基底层、硅基底层、二氧化硅绝缘体层、钛缓冲层、铬缓冲层和/或金电极层。在又其他实施方式中，所述电化学生物传感器可以具有穿孔的绝缘体层，其中所述穿孔(例如，孔洞和/或洞)可以限定纳米孔的尺寸，使得所述纳米孔是圆柱形形状。在又一些其他实施方式中，所述纳米孔具有直径为约230nm、100nm和/或50nm的圆形开口。在另外又其他实施方式中，所述纳米孔具有的间距比率为约1:5、约1:3和/或约1:1。在一些实施方式中，所述电化学生物传感器可以与电子装置结合操作，其中所述电化学生物传感器能够将信号发送到所述电子装置中，使得可以通过所述电子装置使用所述信号来检测在包含参比样品的电极与包含测试样品的电极之间的一种或多种电化学反应参数，以确定分析物是否存在于所述测试样品中。在示例性实施方式中，所述电化学反应包括氧化反应和还原反应。在另外示例性实施方式中，所述参数包括氧化还原电流的变化。在一些其他实施方式中，可以通过以下来使用所述电化学生物传感器以检测样品溶液中的分析物：(1)将所述测试样品施加到所述电化学生物传感器的感测电极上，以允许可能存在于所述测试样品中的任何分析物的结合；(2)用适当的缓冲液冲洗所述感测电极，以从所述感测电极上洗去任何未结合和/或非特异性结合的分析物和/或非分析物；(3)将电流以以下方式施加到所述感测电极，使得以引起所述感测电极的化学变化；(4)使用电子装置测量所述感测电极的电化学特性；以及(5)分析在所述测试样品与所述参比样品之间的电化学特性的差异，以确定所述感测电极上分析物的存在。在示例性实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从高灵敏度且高选择性的电化学生物传感器的电极表面去除杂质的方法，所述方法包括：用铁氰化物溶液或亚甲蓝溶液洗涤所述生物传感器的电极表面，其中所述洗涤步骤增加了所述电化学生物传感器的灵敏度或选择性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180323 KR 10-2018-0033974;20180323 US 62/647,2801.一种从高灵敏度且高选择性的电化学生物传感器的电极表面去除杂质的方法，所述方法包括：用铁氰化物溶液或亚甲蓝溶液洗涤所述生物传感器的电极表面，其中所述洗涤步骤增加了所述电化学生物传感器的灵敏度或选择性。


2.一种制造生物传感器的方法，所述方法包括：
在基底层上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成金属层；
通过使用第一光刻工艺图案化所述金属层来形成期望的图案化的电极；
在所述电极上形成无机绝缘层；
通过使用第二光刻工艺暴露所述电极的区域，在所述无机绝缘层上形成多个纳米孔；以及
用硫酸(H2SO4)溶液洗涤所述多个纳米孔，以从通过所述多个纳米孔暴露的电极去除杂质。


3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在用所述硫酸(H2SO4)溶液洗涤之后，通过铁氰化物刻蚀来洗涤所述多个纳米孔。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过将所述生物传感器浸入K3Fe(CN)6和KCl的混合溶液中并施加0.9-1.5V的电压来进行所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李惠瑌，
申请(专利权)人：玛拉纳米技术韩国公司，玛拉纳米技术纽约公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR