本发明专利技术涉及生物技术领域，公开了一种多孔硅生物芯片及其制备方法。本发明专利技术提供的多孔硅制备方法是采用氧化模式为恒电流电解、电流密度3mA/cm2、电解时间为500～700秒的电化学阳极氧化技术对单面抛光硅片进行腐蚀得到多孔硅，之后利用功能化的硅烷偶联剂对多孔硅表面进行功能化修饰，得到含有活性基团的修饰层，然后以功能化的多孔硅为载体制备多孔硅生物芯片。本发明专利技术所述制备方法简便，设备需求少，适宜进行大批量生产。利用本发明专利技术所述方法制备得到的多孔硅生物芯片具有灵敏度高，选择性好和重现性佳等优点，可用于生物大分子的相互作用的研究。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物
，具体的说是涉及。
技术介绍
多孔硅材料是一种通过电化学氧化单晶硅而形成的、具有海绵状结构的新型硅纳米材料，由于其独特的组织结构及量子效应，使其具有高效率的光致发光和电致发光特性， 因此，多孔硅被认为是有着巨大应用前景的材料之一。同时，作为硅基材料，多孔硅不但具有优良的物理光电子性能，还具有巨大的比表面积，良好的化学活性和生物相容性，这都为多孔硅应用于生物分子、细胞及组织的换能传感器，无机非金属生物材料及生物医学等方面提供了可能性(硅材料和器件，Silicon-Based Material and Devices, Edited by Hari Singh Nalwa,2001, Academic Press)。目前，在生物传感领域中，根据法布里-珀罗干涉效应制备的多孔硅光学传感器应用最为广泛，其利用多孔硅反射干涉光谱图的变化，可以实现对生物分子、细菌、病毒等的检测(科学，Science，1997，278，840-842 ；美国化学学会杂志，J. Am. Chem. Soc., 1998，120，12108-12116 ；美国化学学会杂志，J.Am. Chem. Soc.，2005，127，11636-11645 ； 分析化学，Anal. Chem.，2007，79，1502-1506 ；实用新材料，Adv. Funct. Mater.，2010，20， 2269-2277 ；分析化学，Anal. Chem.，2011，83，3282-328 。生物芯片是目前基因组学、蛋白组学研究的重要工具，具有高通量、自动化、样品消耗量小等优点。但目前，生物芯片主要以玻璃为载体，因而在检测手段的多样性及与其它高灵敏检测技术的集成方面尚具有一定的缺点。因此，拓展半导体材料在生物芯片载体方面的应用对其发展具有重要意义。将多孔硅半导体材料与生物芯片技术相结合，有助于推动微电子技术和光电子技术在生物芯片领域的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的是提供一种选择型好，灵敏度高的多孔硅生物芯片及其制备方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案一种多孔硅生物芯片的制备方法，包括步骤1 将单面抛光硅片的抛光面与电解液接触并通过电解液接阴极电压，背面与导体接触并通过导体接阳极电压，然后进行电化学阳极氧化得到多孔硅，其中，所述氧化模式为恒电流电解、电流密度3mA/cm2、电解时间为500 700秒；步骤2 对步骤1制得的多孔硅进行功能化修饰，然后利用生物芯片点样系统均勻滴加生物大分子标准液即得。本专利技术采用电化学阳极氧化技术对单面抛光硅片进行腐蚀得到多孔硅。其中，所述单面抛光硅片优选为电阻率为1-10 Ω/cm，晶向为<100>单面抛光的ρ型掺硼单晶硅。本专利技术所述电化学阳极氧化的氧化模式为恒电流电解、电流密度3mA/cm2、电解时3间为500 700秒。优选为电解时间为600秒。优选的，本专利技术所述电化学阳极氧化过程中所述电解液为体积分数为25%的氢氟酸乙醇溶液。按照本专利技术，在进行电化学腐蚀之前，需要对硅片进行彻底的清洗，以去除硅片表面原有的氧化层，因此在步骤1之前还包括对所述单面抛光硅片进行表面清洗的步骤。其中，作为优选，本专利技术所述硅片表面清洗具体包括步骤a:将硅片依次放入丙酮、环己烷、丙酮、无水乙醇中进行超声清洗，每次清洗时间为3分钟，自然晾干；步骤b:将晾干的硅片放入体积比为3 1浓硫酸与双氧水的溶液中，至硅片表面不再有气泡产生取出，先用大量冷去离子水冲洗，再用热去离子水冲洗干净；步骤C 洗净的硅片浸入体积分数为5 %的氢氟酸水溶液，浸泡1分钟，然后用去离子水冲洗干净，放入无水乙醇中备用。本专利技术所述多孔硅生物芯片的制备方法在制得多孔硅后需要对多孔硅进行功能化修饰，以使多孔硅表面具有与不同生物大分子结合所需的功能化基团。在一些实施例中， 本专利技术所述制备方法步骤3所述功能化修饰为环氧化修饰，以结合糖类物质，制备多孔硅糖芯片。作为优选，本专利技术所述环氧化修饰具体为利用硅烷偶联剂在氮气流保护下， 120°C，搅拌回流对小时，即得。其中，作为优选，所述硅烷偶联剂为质量分数为的Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的无水N，N- 二甲基甲酰胺溶液。本专利技术所述制备方法步骤2在对步骤1制得的多孔硅进行功能化修饰后，利用生物芯片点样系统均勻滴加生物大分子标准液制备得到多孔硅生物芯片。其中，所述生物大分子包括蛋白、核酸、糖类、脂类以及它们相互结合的产物，如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。在一些实施例中，本专利技术所述生物大分子为糖类，即制得的多孔硅生物芯片为糖类生物芯片。 在某些实施例中，所述糖类为4-氨基苯基-β -D-半乳吡喃糖或4-氨基苯基-α -D-甘露吡喃糖，所述点样液还包括体积分数20%的甘油和ρΗ7. 5的含有0. 15mol/L氯化钠的 0. 3mol/L磷酸盐缓冲溶液。点样后，所述多孔硅芯片在25°C、真空环境下，反应12小时，反应后，选用质量分数为0. 5%的牛血清白蛋白对未反应的环氧基团进行封闭后即得。本专利技术还提供了利用本专利技术所述制备方法制备的多孔硅生物芯片。本专利技术提供的多孔硅制备方法是采用氧化模式为恒电流电解、电流密度3mA/cm2、 电解时间为500 700秒的电化学阳极氧化技术对单面抛光硅片进行腐蚀得到多孔硅，之后利用功能化的硅烷偶联剂对多孔硅表面进行功能化修饰，得到含有活性基团的修饰层， 然后以功能化的多孔硅为载体，制备多孔硅生物芯片。本专利技术所述制备方法简便，设备需求少，适宜进行大批量生产。利用本专利技术所述方法制备得到的多孔硅生物芯片具有灵敏度高， 选择性好和重现性佳等优点，可用于生物大分子的相互作用的研究。实验表明，与现有晶芯 光学级环氧基片相比，本专利技术所述多孔硅生物芯片能够提高对单糖和凝集素的检测限两个数量级。附图说明图1示用本专利技术所述方法不同腐蚀时间制得的4-氨基苯基-β-D-半乳吡喃糖浓度为50mM的多孔硅糖芯片和晶芯 环氧芯片检测蓖麻籽凝集素(RCA120)的标准曲线；其中，a 腐蚀时间500s的多孔硅糖芯片、b 腐蚀时间600s的多孔硅糖芯片、c 腐蚀时间700s 的多孔硅糖芯片、d:晶芯⑧环氧芯片；图2示用本专利技术所述方法不同腐蚀时间制得的蓖麻籽凝集素(RCA 120)浓度为 100 μ g/mL的多孔硅糖芯片和晶芯 环氧芯片检测4-氨基苯基-β -D-半乳吡喃糖的标准曲线；其中，a 腐蚀时间500s的多孔硅糖芯片、b 腐蚀时间600s的多孔硅糖芯片、c 腐蚀时间700s的多孔硅糖芯片、d 晶芯⑧环氧芯片；图3示用本专利技术所述方法不同腐蚀时间制得的4-氨基苯基-α -D-甘露吡喃糖浓度为50mM的多孔硅糖芯片和晶芯 环氧芯片检测伴刀豆球蛋白凝集素(Con Α)的标准曲线；其中，a 腐蚀时间500s的多孔硅糖芯片、b 腐蚀时间600s的多孔硅糖芯片、c 腐蚀时间700s的多孔硅糖芯片、d 晶芯⑧环氧芯片；图4示用本专利技术所述方法不同腐蚀时间制得的伴刀豆球蛋白凝集素(Con Α)浓度为100 μ g/mL的多孔硅糖芯片和晶芯 环氧芯片检测4-氨基苯基-α -D-甘露吡喃糖的标准曲线；其中，a 腐蚀时间500s的多孔硅糖芯片、b 腐蚀时间600s的多孔硅糖芯片、c 腐蚀时间700本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王振新，高晶清，刘殿骏，刘震，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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