一种免疫检测芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种免疫检测芯片，包括基底，所述基底采用有机聚合材料，所述基底表面设置有周期性纳米凹槽阵列，所述基底上表面设置有金属层，所述金属层上表面设置有氧化层，所述氧化层上表面经过高分子层修饰后包被抗体。本发明专利技术还提供了上述免疫检测芯片的制备方法，通过硅基模板批量化生产有机材料作为衬底的检测芯片。本发明专利技术芯片灵敏度高、通量高，同时生产周期短，可实现批量化生产，用于免疫检测适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种免疫检测芯片及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物芯片制造领域，具体涉及一种免疫检测芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]荧光检测作为一种重要的现代检测技术，与其他检测技术相比荧光检测具有灵敏度高和方法多样等优点，是诊断学、生物科学、生物工艺学等领域的最常用分析测试技术之一。然而由于样品的多样性和特殊性，荧光检测在实际过程中已有的灵敏度仍然不能满足所有测定的需要，尤其是对弱荧光分子体系和微量目标分子的检测具有很大的局限性。
[0003]传统的荧光检测技术手段简陋、技术有限，大多需要人工手工操作，导致误差很大，样品的检测结果与检测人员的检测水平有很大关系。生物芯片技术能在微小尺寸上集成的海量信息，能够实现快速高效的测量分析，其是按照预先的设置有序地固定在载体表面，利用生物分子之间的特异性亲和反应，对生物分子进行测量和分析，避免了多次人工操作，减少耗时，降低了检测结果导致的系统偏差，提高了检测效率，在高通量应用方面极具价值。
[0004]目前生物芯片的常用制备材料有单晶硅片、玻璃和石英。玻璃和石英具有较好的表面性质和光学性质，制作方法主要有标准光刻技术和湿法刻蚀，但是由于此类芯片制作过程繁琐、成本高，同时对于微纳米结构的加工工艺还不成熟。单晶硅作为生物芯片的首要材料，其加工工艺非常成熟，具有强度较大、纯度较高、洁净度较高、散射性较好和耐腐蚀等优点。但是硅材料绝缘性和透光性差，深度刻蚀难度大，硅基片粘合度差，相比于其他材料，硅材料芯片的成本也相对较高。
[0005]生物芯片技术的发展还处于初期阶段，其复杂的理论和技术还需要进一步研究，故而其准确性和稳定性是十分受影响的。生物芯片通常以硅基底为原材料，常用到光刻膜、离子刻蚀技术，制备成本高、周期长，应用难以普及，严重影响芯片设计与新产品的开发及应用，这是生物芯片技术的局限性。如基因芯片制备过程中光刻掩膜的制备成本高、周期长。生物芯片在我国起步较晚，到目前还没有实现大规模的生产，更多依靠国外进口。中国生物芯片研究始于20世纪90年代，2008年到2019年每年都以超过20％的速度在增长，2019年市场规模已经超过9亿美元，2020因为全球新冠病毒的爆发，2021年中国市场规模预计超过20亿，后期增长速度将超过40％。全球2014年生物芯片市场高达39亿美元，2015年～2020年以超过31.6％的增长率发展，2020年已经达到184亿美元，北美地区占据了全球生物芯片市场的主导地位。我国在基础研究领域和新药研发领域的投入相对较小，并且国际芯片产品竞争超过国内产品，国际高水平研究中基本使用的是国际芯片。
[0006]制备一种通量、灵敏度高、同时适合批量工业化生产的荧光检测生物芯片具有十分巨大的价值。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术中存在的至少一种技术问题，提供一种免疫检测芯片及其制
备方法，芯片灵敏度高、通量高，同时生产周期短，可实现批量化生产，用于免疫检测适用范围广。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种免疫检测芯片，包括基底，所述基底采用有机聚合材料，所述基底表面设置有周期性纳米凹槽阵列，所述基底上表面设置有金属层，所述金属层上表面设置有氧化层，所述氧化层上表面经过高分子层修饰后包被抗体。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述基底采用的有机聚合材料包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸丁二醇酯、环状烯烃共聚高分子和聚苯乙烯中的一种或一种以上的组合。
[0011]进一步，所述金属层的厚度为100nm～500nm。
[0012]进一步，所述金属层包括下层的金属黏附层和上层的贵金属层。
[0013]优选的，所述金属黏附层厚度为4nm～50nm。
[0014]优选的，所述贵金属层厚度为100nm～400nm。
[0015]优选的，所述金属黏附层的金属为Cr、Ti中的一种或一种以上的组合。
[0016]优选的，所述贵金属层的金属为Au、Ag、Cu和Pt中的一种或一种以上的组合。
[0017]进一步，所述周期性纳米凹槽阵列的周期为100nm～3000nm。
[0018]进一步，所述周期性纳米凹槽阵列的单个凹槽的直径为50nm～2000nm。
[0019]进一步，所述周期性纳米凹槽阵列的单个凹槽的深度为10nm～500nm。
[0020]进一步，所述氧化层的厚度为10nm～600nm。
[0021]进一步，所述氧化层的氧化物为SiO2、ZnO、Al2O3、TiO2、MgF2中的一种或一种以上的组合。
[0022]进一步，所述氧化层上表面经过硅烷偶联剂修饰。
[0023]优选的，所述硅烷偶联剂为(3
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缩水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H
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全氟辛基三乙氧基硅烷、KH
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1332十三氟辛基三乙氧基硅烷和3
‑
巯基丙基
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三甲氧基硅烷中的一种或一种以上的组合。
[0024]本专利技术还提供了上述免疫检测芯片的制备方法的技术方案，包括以下步骤：
[0025]S1.制备模板：取带有氧化硅层的单晶硅/石英衬底，采用光刻蚀的方式在表面加工出与基底表面设置的周期性纳米凹槽阵列形状相反的纳米孔阵列，制得模板；
[0026]S2.制备基底：利用步骤S1制备的模板，通过压印方式制得带有周期性纳米凹槽阵列的热塑性材料膜，而后将热塑性材料膜与有机聚合物衬底贴合制得基底；
[0027]S3.沉积：在步骤S2制得的基底上依次沉积金属层和氧化层，制得芯片基体；
[0028]S4.包被抗体：将步骤S3制得的芯片基体表面用高分子层修饰后包被抗体，制得最终的生物芯片。
[0029]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0030]进一步，所述步骤S1包括以下步骤：
[0031]1)、取带有氧化硅层的单晶硅/石英衬底，在氧化硅层上涂覆电子束光刻胶层；
[0032]2)、利用电子束曝光的方法在电子束光刻胶层上刻蚀出与基底表面设置的周期性纳米凹槽阵列形状相反的纳米孔阵列的加工面，使光刻部分的氧化硅层暴露；
[0033]3)、对加工面进行化学刻蚀，在单晶硅/石英衬底上加工出与基底表面设置的周期性纳米凹槽阵列形状相反的纳米孔阵列，刻蚀完毕后清洗剩余胶并吹干，制得模板。
[0034]优选的，所述化学刻蚀，是通入三氟甲烷气体、氧气先后进行刻蚀处理。
[0035]进一步，所述步骤S2中，所述热塑性材料为PMMA、聚苯乙烯、IPS中的一种。
[0036]优选的，所述步骤S2中，所述压印的具体步骤是先将热塑性材料的纳米压印胶涂覆在模板表面；再施加压力后升温至纳米压印胶玻璃化转变温度，施压；最后降温降压脱模。
[0037]优选的，所述步骤S2中，所述压印的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免疫检测芯片，包括基底(1)，其特征在于：所述基底(1)采用有机聚合材料，所述基底(1)表面设置有周期性纳米凹槽阵列，所述基底(1)上表面设置有金属层(2)，所述金属层(2)上表面设置有氧化层(3)，所述氧化层(3)上表面经过高分子层修饰后包被抗体。2.根据权利要求1所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述基底(1)采用的有机聚合材料包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸丁二醇酯、环状烯烃共聚高分子和聚苯乙烯中的一种或一种以上的组合。3.根据权利要求1所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述金属层(2)的厚度为100nm～500nm。4.根据权利要求1或3所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述金属层(2)包括下层的金属黏附层(21)和上层的贵金属层(22)。5.根据权利要求4所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述金属黏附层(21)厚度为4nm～50nm。6.根据权利要求4所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述贵金属层(22)厚度为100nm～400nm。7.根据权利要求4所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述金属黏附层(21)的金属为Cr、Ti中的一种或一种以上的组合。8.根据权利要求4所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述贵金属层(22)的金属为Au、Ag、Cu和Pt中的一种或一种以上的组合。9.根据权利要求1所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述周期性纳米凹槽阵列的周期为100nm～3000nm。10.根据权利要求1所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述周期性纳米凹槽阵列的单个凹槽的直径为50nm～2000nm。11.根据权利要求1所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述周期性纳米凹槽阵列的单个凹槽的深度为10nm～500nm。12.根据权利要求1所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述氧化层(3)的厚度为10nm～600nm。13.根据权利要求1或12所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述氧化层(3)的氧化物为SiO2、ZnO、Al2O3、TiO2、MgF2中的一种或一种以上的组合。14.根据权利要求1所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述氧化层(3)上表面经过硅烷偶联剂修饰。15.根据权利要求14所述的一种免疫检测芯片，其特征在于：所述硅烷偶联剂为(3
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缩水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H
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全氟辛基三乙氧基硅烷、KH
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1332十三氟辛基三乙氧基硅烷和3
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巯基丙基
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三甲氧基硅烷中的一种或一种以上的组合。16.一种权利要求1～15所述的免疫检测芯片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.制备模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，汤从海，徐红星，
申请(专利权)人：武汉世纪康敏生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：