一种可重复使用的光学生物传感器芯片及实现光学生物传感器芯片重复使用的方法技术

本发明专利技术公开了一种可重复使用的光学生物传感器芯片及实现光学生物传感器芯片重复使用的方法，涉及生物传感领域。本发明专利技术光学生物传感器芯片的纳米结构表面附着有parylene C膜，且parylene C膜与抗体及抗原偶联；利用parylene C使光学生物传感芯片的纳米结构与抗体及其抗原偶联，待检测完成后，将parylene C除去。本发明专利技术利用parylene C膜作为光学生物传感芯片纳米结构和特异性抗体之间的偶联桥梁，采用特定的parylene C生长厚度及去除方法，不影响纳米结构表面性质，芯片可再次生长parylene C，光谱结果显示，去除parylene C后的芯片与初始芯片光谱完全重合。的芯片与初始芯片光谱完全重合。的芯片与初始芯片光谱完全重合。

【技术实现步骤摘要】
一种可重复使用的光学生物传感器芯片及实现光学生物传感器芯片重复使用的方法


[0001]本专利技术涉及生物传感
，特别是涉及一种可重复使用的光学生物传感器芯片及实现光学生物传感器芯片重复使用的方法。

技术介绍

[0002]随着微纳加工技术的发展，光学生物传感器尤其是基于等离子体的生物传感器因其高灵敏、快速、无标记检测等优点，引起了研究人员极大兴趣，广泛应用于各类生物标志物的传感检测。此外，这些传感芯片可采用CMOS工艺实现小面积制备，使得光学生物传感结构与微流控芯片实现高度集成成为可能。
[0003]光学生物传感芯片的核心“热点”结构由各种精细的纳米结构组成，高灵敏度的纳米结构利用电子束光刻和离子束刻蚀技术制备，并与其他新材料相结合。Sreekanth及其同事利用光栅耦合技术开发了一种基于双曲超材料的微型等离子体生物传感器(Extreme sensitivity biosensing platform based on hyperbolic metamaterials)。该平台可实现每折射率单位(RIU)3万nm的超低分子量检测。控制纳米结构的尺寸和分布非常灵活，从而产生高灵敏度，但图案的大面积制备非常昂贵。纳米结构的高成本制备限制了这些高灵敏检测技术的进一步发展和应用。然而低成本、大规模的纳米结构光学生物传感器却以牺牲其灵敏度和准确性为代价。因此，专利技术一种使光学生物传感芯片可重复使用的方法，对降低成本，实现成本和灵敏度的平衡具有重要意义。
[0004]光学生物传感芯片能否能够重复使用，取决于所使用的固定特异性抗体的功能化修饰方法。目前固定抗体方法分为共价偶联和物理吸附，共价偶联通常使用多级化合物通过化学键连接，缓冲液温度、pH等都会影响修饰效率，步骤繁琐；物理吸附依靠范德华力的作用，在金、硅等纳米结构上面通过带标签的BSA非特异性吸附，再二次偶联标签分子标记的特异性抗体，抗体一旦修饰成功，不可去除，芯片只能单次使用。目前能够实现芯片可重复利用的方法主要是，通过化学试剂把芯片和修饰物之间结合的化学键断开，但芯片的稳定性较差，重复利用的效果不理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可重复使用的光学生物传感器芯片及实现光学生物传感器芯片重复使用的方法，以解决上述现有技术存在的问题，使得光学生物传感芯片的性能不受影响，实现重复使用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术的技术方案之一是提供一种可重复使用的光学生物传感器芯片，其特征在于，所述光学生物传感器芯片的纳米结构表面附着有parylene C膜，所述parylene C膜与抗体及其抗原偶联。
[0008]进一步地，所述parylene C膜与所述抗体、抗原结合后形成偶联物的长度在50nm
内。
[0009]本专利技术的技术方案之二是提供一种实现光学生物传感器芯片重复使用的方法，利用parylene C膜使光学生物传感芯片的纳米结构与抗体及其抗原偶联，待生物传感检测完成后，将parylene C膜除去。
[0010]进一步地，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)将所述光学生物传感芯片的波导表面暴露并进行清洗；
[0012](2)将所述光学生物传感芯片的纳米结构区域暴露，其余部分用覆盖物覆盖，在所述纳米结构区域表面蒸镀parylene C，得到parylene C膜；
[0013](3)在所述parylene C膜蒸镀完成后，去掉覆盖物；
[0014](4)将所述抗体加至所述parylene C膜表面，进行吸附结合，然后清洗未被吸附的抗体；
[0015](5)利用PBS缓冲液占位未结合抗体的parylene C膜，然后清洗；
[0016](6)在步骤(5)得到的光学生物传感芯片表面加入抗原，进行生物传感检测；
[0017](7)检测完成后，利用四氢呋喃去除光学生物传感芯片表面的parylene C膜，实现光学生物传感芯片的重复使用。
[0018]进一步地，步骤(1)实现波导表面暴露的方式是将所述光学生物传感芯片浸泡于氢氟酸溶液中。
[0019]进一步地，步骤(1)的清洗方式为，将所述光学生物传感芯片依次置于丙酮、乙醇和去离子水中，分别进行超声处理，超声处理的时间为2min。
[0020]进一步地，所述蒸镀方式为化学气相沉积方式。
[0021]进一步地，所述parylene C膜的厚度为20nm。
[0022]进一步地，步骤(4)中所述吸附结合的时间为2h。
[0023]进一步地，步骤(5)中PBS缓冲液为含1％BSA的PBS缓冲液。
[0024]进一步地，步骤(4)和(5)清洗时所用清洗液为pH＝7.4的1X PBS缓冲液。
[0025]进一步地，步骤(7)中利用四氢呋喃去除parylene C膜的操作为：将芯片在四氢呋喃中浸泡、超声。
[0026]进一步地，步骤(2)中覆盖所用的覆盖物为PDMS或胶带。
[0027]在Parylene系列聚合物中，现有技术将parylene N作为修饰偶联物应用于SPR传感芯片，以增强蛋白吸附；Parylene C通常在集成电路工艺中用作钝化层、隔离层，且根据不同的需求，parylene C生长一般为几百纳米到几微米。本专利技术首次采用厚度为20nm的parylene C作为光学生物传感器偶联抗体的媒介，为了不超出高灵敏光学生物传感芯片可响应的(波导微环、局域表面等离子体共振等)灵敏度范围(约50nm左右)，parylene C生长厚度需要严格控制，以保证后续抗原、抗体偶联之后，整个偶联物长度在50nm范围之内。并且，由于parylene C对抗体具有高效的物理吸附功能，又可在任意材料表面生长，因此，可实现一步法修饰抗体，不需要在纳米结构进行任何表面处理。
[0028]本专利技术蒸镀的parylene C可以用四氢呋喃去除，在去除的同时不损害传感芯片表面，再次传感只需在传感芯片表面再次生长parylene C即可。
[0029]本专利技术公开了以下技术效果：
[0030]本专利技术利用parylene C膜作为光学生物传感芯片纳米结构和特异性抗体之间的
偶联桥梁，采用特定的parylene C生长厚度及去除方法，在检测完后将parylene C从纳米结构上去除，不影响纳米结构表面性质，芯片可再次生长parylene C，光谱结果显示，去除parylene C后的芯片与初始芯片光谱完全重合，能够实现芯片的重复使用。
[0031]本专利技术对现有光学生物传感芯片的功能化修饰进行改进，利用Parylene C吸附抗体，属于物理吸附，无需对纳米结构表面进行任何处理即可一步法修饰抗体，且Parylene C可以蒸镀在任何材料表面，为众多类型传感器重复使用提供了方法，具有普适性，parylene C材料可以在不损坏传感器表面的前提下去除，进而实现传感芯片的重复利用。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重复使用的光学生物传感器芯片，其特征在于，所述光学生物传感器芯片的纳米结构表面附着有parylene C膜，所述parylene C膜与抗体及其抗原偶联。2.根据权利要求1所述的可重复使用的光学生物传感器芯片，其特征在于，所述parylene C膜与所述抗体、抗原结合后形成偶联物的长度在50nm内。3.一种实现光学生物传感器芯片重复使用的方法，其特征在于，利用parylene C膜使光学生物传感芯片的纳米结构与抗体及其抗原偶联，待生物传感检测完成后，将parylene C膜除去。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述光学生物传感芯片的波导表面暴露并进行清洗；(2)将所述光学生物传感芯片的纳米结构区域暴露，其余部分用覆盖物覆盖，在所述纳米结构区域表面蒸镀parylene C，得到parylene C膜；(3)在所述parylene C膜蒸镀完成后，去掉覆盖物；(4)将所述抗体加至所述parylene C膜表面，进行吸附结合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓庆，黄北举，张欢，张赞，
申请(专利权)人：苏州微光电子融合技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：