基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法及装置，包括：利用自组装模板光刻技术及电化学团簇生长技术获得大面阵金簇结构；利用末端巯基修饰的DNA单链或多肽等物质与大面阵金簇结构的金簇尖端产生特异性结合形成大面阵检测探针；将大面阵金簇阵列结构集成于含有微电极的微流控系统中，并在微流控系统的反应腔室中通入反应原液；将待检测溶液通入微流控系统的反应腔室，反应原液与待检测溶液混合；为微流控系统中的微电极施加特定范围的电压，并检测伏安曲线中特定还原峰变化的方式，根据伏安曲线中特定还原峰变化的方式判断待检测溶液中是否含有病毒。该方法检测灵敏度高，检测速度快，且稳定性高，易于集成，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及病毒检测
，特别涉及一种基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法及装置。

技术介绍

[0002]病毒检测是公共卫生防护、疫情防控、病情诊断、精准医疗中尤为重要的环节。目前，原位杂交，聚合酶链式反应(PCR)，逆转录
‑
聚合酶链反应(RT
‑
PCR)等化学方法是病毒检测的重要方式。但是受制于化学检测机理，上述方法存在检测速度慢，检测成本高等缺点，无法满足高通量的检测需求。近年来，基于电化学信号的病毒检测方法由于检测速度快，灵敏度高，成本低等优势受到广泛关注。例如利用末端巯基修饰的RNA单链与金簇结构的金簇尖端产生特异性结合形成检测探针，在特定的电压下检测探针能够产生微弱的还原峰。当检测体系中存在待检测目标病毒片段时，病毒片段能够与检测探针结合进而大幅度增加还原峰，从而产生明显的检测电化学信号。上述电化学检测方法能够显著的提升检测灵敏度与检测速度，因而展现出巨大的潜力。电化学检测信号灵敏度以及检测速度，检测稳定性等与金簇覆盖面积息息相关。然而，金簇的制备通常依赖于掩膜光刻，3D打印，激光加工等方式，这大幅限制了金簇的制备面积，增加了制备成本，阻碍了该方法的进一步突破。因此提出一种成本低，制备面积大的金簇制备技术，并设计一种与大面积金簇匹配的病毒检测集成系统对于基于金簇电化学信号检测技术的进步尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
>[0004]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法，该方法检测灵敏度高，检测速度快，且稳定性高，易于集成，成本低。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提出一种基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测装置。
[0006]为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法，包括以下步骤：
[0007]利用自组装模板光刻技术及电化学团簇生长技术获得大面阵金簇结构；
[0008]利用末端巯基修饰的DNA单链与所述大面阵金簇结构的金簇尖端产生特异性结合形成大面阵检测探针；
[0009]将所述大面阵金簇阵列结构集成于含有微电极的微流控系统中，并在所述微流控系统的反应腔室中通入反应原液；
[0010]将待检测溶液通入所述微流控系统的反应腔室，所述反应原液与所述待检测溶液混合；
[0011]为所述微流控系统中的微电极施加特定范围的电压，并检测伏安曲线中特定还原峰变化的方式，根据所述伏安曲线中特定还原峰变化的方式判断所述待检测溶液中是否含有病毒。
[0012]为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测装置，包括：
[0013]制备模块，用于利用自组装模板光刻技术及电化学团簇生长技术获得大面阵金簇结构；
[0014]组合模块，用于利用末端巯基修饰的DNA单链与所述大面阵金簇结构的金簇尖端产生特异性结合形成大面阵检测探针；
[0015]处理模块，用于将所述大面阵金簇阵列结构集成于含有微电极的微流控系统中，并在所述微流控系统的反应腔室中通入反应原液；
[0016]混合模块，用于将待检测溶液通入所述微流控系统的反应腔室，所述反应原液与所述待检测溶液混合；
[0017]检测模块，用于为所述微流控系统中的微电极施加特定范围的电压，并检测伏安曲线中特定还原峰变化的方式，根据所述伏安曲线中特定还原峰变化的方式判断所述待检测溶液中是否含有病毒。
[0018]本专利技术实施例的基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法及装置，检测灵敏度高，检测速度快，且稳定性高，易于集成，成本低。对于病毒浓度低的待测液体仍可以准确、快速的检测出病毒，对不同类型的待检测病毒有广泛的适用性。
[0019]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1为根据本专利技术一个实施例的基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法流程图；
[0022]图2为根据本专利技术一个实施例的微流控结构的模型图；
[0023]图3为根据本专利技术一个实施例的大面阵金簇结构的电镜图；
[0024]图4为根据本专利技术一个实施例的电信号检测结果图(伏安曲线)示意图；
[0025]图5为根据本专利技术一个实施例的基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测装置结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法及装置。
[0028]首先将参照附图描述根据本专利技术实施例提出的基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法。
[0029]图1为根据本专利技术一个实施例的基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法流程
图。
[0030]如图1所示，该基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法包括以下步骤：
[0031]步骤S1，利用自组装模板光刻技术及电化学团簇生长技术获得大面阵金簇结构。
[0032]进一步地，利用自组装模板光刻技术及电化学团簇生长技术获得大面阵金簇结构，包括：
[0033]利用磁控溅射技术在硅片表面制备特定厚度的金层，利用旋涂匀胶技术在金层上方制备特定厚度的光刻胶层；
[0034]利用液气界面自组装方法将特定直径的有序聚苯乙烯微球制备于光刻胶层表面，有序聚苯乙烯微球起到掩膜的作用；
[0035]利用光刻技术去除聚苯乙烯微球未掩膜区域的光刻胶，去除后的区域漏出金层，其余未去除区域为光刻胶；
[0036]将硅片置于AuCl3‑
HCl混合溶液中，利用电化学生长方式于金层部分制备大面阵金簇阵列结构。
[0037]可选地，磁控溅射金层厚度可以是10nm
‑
1000nm。
[0038]可选地，光刻胶层厚度可以是100nm
‑
10微米。
[0039]可选地，聚苯乙烯微球直径可以是1微米
‑
20微米。
[0040]可选地，电化学生长时间可以是5s
‑
10分钟。
[0041]可选地，大面阵金簇阵列的覆盖面积可以是1x1mm2‑
100x100mm2。
[0042]步骤S2，利用末端巯基修饰的DNA单链与大面阵金簇结构的金簇尖端产生特异性结合形成大面阵检测探针。
[0043]可选地，利用末端巯基修饰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大面阵金簇电信号的病毒快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用自组装模板光刻技术及电化学团簇生长技术获得大面阵金簇结构；利用末端巯基修饰的DNA单链与所述大面阵金簇结构的金簇尖端产生特异性结合形成大面阵检测探针；将所述大面阵金簇阵列结构集成于含有微电极的微流控系统中，并在所述微流控系统的反应腔室中通入反应原液；将待检测溶液通入所述微流控系统的反应腔室，所述反应原液与所述待检测溶液混合；为所述微流控系统中的微电极施加特定范围的电压，并检测伏安曲线中特定还原峰变化的方式，根据所述伏安曲线中特定还原峰变化的方式判断所述待检测溶液中是否含有病毒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用自组装模板光刻技术及电化学团簇生长技术获得大面阵金簇结构，包括：利用磁控溅射技术在硅片表面制备特定厚度的金层，利用旋涂匀胶技术在所述金层上方制备特定厚度的光刻胶层；利用液气界面自组装方法将特定直径的有序聚苯乙烯微球制备于所述光刻胶层表面，所述有序聚苯乙烯微球起到掩膜的作用；利用光刻技术去除所述聚苯乙烯微球未掩膜区域的光刻胶，去除后的区域漏出所述金层，其余未去除区域为光刻胶；将所述硅片置于AuCl3‑
HCl混合溶液中，利用电化学生长方式于所述金层部分制备大面阵金簇阵列结构。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应原液包括含有[Ru(NH3)6]
3+
/[Fe(CN)6]3‑
的混合溶液。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微流控系统包括反应腔体和微电极，所述反应腔体底部为所述大面阵金簇阵列结构，微电极中的工作电极与所述大面阵金簇阵列结构连接，微电极中的对电极以及参比电极与反应腔体内部的所述反应原液接触。5.一种基于大面阵金簇...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪家道，马原，李轩，陈磊，翁鼎，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：