【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太赫兹波，具体涉及一种太赫兹生物检测芯片，还涉及一种太赫兹生物检测芯片制备方法，和一种太赫兹生物检测芯片的应用。
技术介绍
1、所有生物都含有核酸，核酸包括脱氧核糖核酸(dna)和核糖核酸(rna)。核酸检测是指查找人体的呼吸道标本、血液或粪便中是否存在外来入侵的病毒的核酸，从而确定是否被病毒感染。反转录聚合酶链反应(rt-pcr)作为检测核酸的金标准，其检测灵敏度可达fm水平，但仍存在耗时、重复热循环等问题。其他生物传感方法如荧光生物传感器、电化学生物传感器、表面增强拉曼光谱(surface-enhanced raman scattering，sers)生物传感器等在近年也得到了长足的发展，但仍存在过程繁琐、检测稳定性不高等问题。因此，迫切需要开发一种快速、可靠、简便的核酸检测方法。
2、太赫兹波(频率从0.1thz到10thz的电磁波)光子能量低，频谱覆盖多种生物大分子的振动和转动能级，太赫兹波谱检测技术在研究生物大分子特性和医学检测等方面具有广阔的应用前景。蛋白质、核酸等生物大分子的空间构象变化引起的振动、转动等能级均处于太赫兹波段，因而利用太赫兹光谱可以解读其特有信息及差异性。然而核酸等生物大分子的尺寸(纳米级)与太赫兹波长(亚毫米级)严重失配以及生物大分子对太赫兹波的响应较弱，使得生物大分子的太赫兹探测成为挑战，难以直接实现核酸分子的太赫兹检测。
3、为提升太赫兹波检测的灵敏度等检测性能，新兴的超材料技术最近被逐步引入到太赫兹波生物医学应用领域。目前，研究人员往往采用超材料等新兴技
4、2020年,lee等将石墨烯薄层转移到纳米缝隙超材料表面上，用于识别单链dna(ssdna)。该方法使dna分子可以被石墨烯充分吸附，纳米缝隙共振结构诱导的太赫兹近场增强可以增加生物分子与石墨烯薄层的吸收截面,从而可以在低浓度水平下观察到生物分子的变化,显著提高提高对目标dna样品的传感效率。然而,由于材料属性限制,金属基超材料存在制备成本高、工艺难度大以及金属图样易脱落等局限，存在着如何提高灵敏、降低检测限、实现特异性、提升准确性和稳定性等问题。作为一种新兴的传感检测技术，太赫兹超材料生物传感检测技术仍面临着许多挑战，亟需开发一种低成本、制备简便、灵敏的太赫兹生物检测方法。
5、布儒斯特角(brewster angle)，又称起偏振角，是光学中一个重要的基本概念。此效应是以苏格兰物理学家大卫·布儒斯特(1781-1868年)命名的。当p偏振光以布儒斯特角入射到介质上时会发生零反射，入射角跨越布儒斯特角时反射光发生π相移。另一方面，由于石墨烯与核酸等分子可以通过π键堆积相互作用形成强键合，而且石墨烯材料具有良好的生物相容性、可修饰特性及其在太赫兹范围内优异的光电特性，展现了在生物化学传感检测领域的广阔应用前景。
6、本专利技术利用石墨烯薄膜可与生物材料相结合，可有效调控石墨烯材料的费米能级和电导率，从而改变石墨烯的布儒斯特角特性,实现对核酸等生物大分子样品的太赫兹灵敏检测。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的是提供一种太赫兹生物检测芯片，解决现有技术中核酸分子检测灵敏度低的不足。
2、本专利技术的第二目的是提供一种太赫兹生物检测芯片制备方法，该方法能够实现大面积制备太赫兹芯片，简便、成本低。
3、本专利技术的第三目的是提供一种太赫兹检测系统，该系统能够对太赫兹生物检测芯片的布儒斯特角进行测量，从而实现对核酸分子的灵敏检测。
4、本专利技术的第四目的是提供一种核酸分子太赫兹检测方法，该方法能对核酸分子实现特异性检测，准确度高。
5、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
6、一种太赫兹生物检测芯片，包括：
7、基座，包括基底和二维材料层；所述基底表面连接有所述二维材料层；
8、探针核酸链，所述探针核酸链与所述二维材料层通过修饰物连接；所述探针核酸链与目标核酸链特异性结合。
9、本专利技术中，所述基底包括石英玻璃、蓝宝石、硅片中的一种。
10、本专利技术中，所述二维材料层为单层石墨烯或基于过渡金属二硫属化物(tmd)系列的二维半导体材料。
11、本专利技术中，所述修饰物包括1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯(pase)、生物大分子dna、牛血清蛋白/链霉亲和素、具有共轭结构的有机物中的一种。
12、进一步地，所述具有共轭结构的有机物包括羧酸六苯并苯衍生物、9-蒽酸、蒽醌、纤维素衍生物中的一种。
13、本专利技术中，所述二维材料层为单层石墨烯，所述修饰物为1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯；所述1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯与所述单层石墨烯通过π-π键结合；所述1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯与探针核酸链通过1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯中羧基和探针核酸链中的氨基结合。
14、一种太赫兹生物检测芯片制备方法，包括以下步骤：
15、s1、将二维材料层连接到基底表面，得到基座；
16、s2、对所述基座进行生物修饰引入探针核酸链，得到太赫兹生物检测芯片。
17、本专利技术中，所述基底包括石英玻璃、蓝宝石、硅片中的一种。
18、本专利技术中，所述二维材料层为单层石墨烯。
19、本专利技术中，s1中将单层石墨烯连接到基底表面采用传统湿法转移、电化学鼓泡法、pdms(聚二甲基硅氧烷)辅助转移法、机械剥离法中的一种。
20、进一步地，采用传统湿法转移将cvd生长的铜基单层石墨烯转移至基底表面，得到基座。
21、本专利技术中，s2中引入探针核酸链的具体过程如下：对基座进行pase修饰，使pase与单层石墨烯结合；然后进行探针核酸链修饰，使得探针核酸链与pase结合。
22、进一步地，对所述基座进行pase修饰的具体过程如下：将基座放入pase丙酮溶液中浸泡，反应结束后依次用乙醇和超纯水冲洗，再用氮气吹干。
23、进一步地，探针核酸链修饰的具体过程如下：将探针核酸链的无酶水溶液滴加在芯片石墨烯表面上，静置反应，反应结束后超纯水冲洗，并用氮气吹干。
24、本专利技术可以做以下改进，在引入探针核酸链之后对芯片表面进行封闭处理。
25、进一步地，对芯片表面石进行封闭处理具体过程如下：将乙醇胺滴加在芯片石墨烯表面，在室温下反应。
26、一种太赫兹检测系统，包括太赫兹布儒斯特角测试装置和太赫兹生物检测芯片；所述太赫兹布儒斯特角测试装置用于测试所述太赫兹生物检测芯片的布儒斯特角。
27、本专利技术中，所述太赫兹布儒斯特角测试装置包括：...
【技术保护点】
1.一种太赫兹生物检测芯片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述太赫兹生物检测芯片，其特征在于，所述二维材料层为单层石墨烯或基于过渡金属二硫属化物系列的二维半导体材料。
3.根据权利要求2所述太赫兹生物检测芯片，其特征在于，所述修饰物包括1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯、生物大分子DNA、牛血清蛋白/链霉亲和素、具有共轭结构的有机物中的一种。
4.根据权利要求3所述太赫兹生物检测芯片，其特征在于，所述二维材料层为单层石墨烯，所述修饰物为1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯；所述1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯与所述单层石墨烯通过π-π键结合；所述1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯与探针核酸链通过1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯中羧基和探针核酸链中的氨基结合。
5.一种太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，所述二维材料层为单层石墨烯。
7.根据权利要求6所述太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，S1中将单层石墨烯连接到基底表面采用传统湿法转移、电化学鼓泡法、PDMS辅助
8.根据权利要求6或7所述太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，S2中引入探针核酸链的具体过程如下：对基座进行PASE修饰，使PASE与单层石墨烯结合；然后进行探针核酸链修饰，使得探针核酸链与PASE结合。
9.根据权利要求8所述太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，在引入探针核酸链之后对芯片表面进行封闭处理，具体过程如下：将乙醇胺滴加在芯片石墨烯表面，在室温下反应。
10.一种太赫兹检测系统，其特征在于，包括太赫兹布儒斯特角测试装置和权利要求1-4任一项所述太赫兹生物检测芯片；所述太赫兹布儒斯特角测试装置用于测试所述太赫兹生物检测芯片的布儒斯特角。
11.根据权利要求10所述太赫兹检测系统，其特征在于，所述太赫兹布儒斯特角测试装置包括：
12.一种核酸分子太赫兹检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
13.根据权利要求12所述核酸分子太赫兹检测方法，其特征在于，当太赫兹生物检测芯片的布儒斯特角与引入待测核酸链后芯片的布儒斯特角相同时，则待测核酸链与探针核酸链为非互补核酸链，待测核酸链与目标核酸链不同；当太赫兹生物检测芯片的布儒斯特角与引入待测核酸链后芯片的布儒斯特角不相同时，则待测核酸链与探针核酸链为互补核酸链，待测核酸链与目标核酸链相同。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹生物检测芯片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述太赫兹生物检测芯片，其特征在于，所述二维材料层为单层石墨烯或基于过渡金属二硫属化物系列的二维半导体材料。
3.根据权利要求2所述太赫兹生物检测芯片，其特征在于，所述修饰物包括1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯、生物大分子dna、牛血清蛋白/链霉亲和素、具有共轭结构的有机物中的一种。
4.根据权利要求3所述太赫兹生物检测芯片，其特征在于，所述二维材料层为单层石墨烯，所述修饰物为1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯；所述1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯与所述单层石墨烯通过π-π键结合；所述1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯与探针核酸链通过1-芘丁酸-琥珀酰亚胺酯中羧基和探针核酸链中的氨基结合。
5.一种太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，所述二维材料层为单层石墨烯。
7.根据权利要求6所述太赫兹生物检测芯片制备方法，其特征在于，s1中将单层石墨烯连接到基底表面采用传统湿法转移、电化学鼓泡法、pdms辅助转移法、机械剥离法中的一种。
8.根据权利要求6或7所述太赫兹生物检测芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文权，崔洪亮，张锐，魏东山，常天英，张鹏飞，佘荣斌，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。