[發(fā)明專利]基于二氧化鈦包埋技術(shù)的傳感元件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810051518.2
• 申請(qǐng)日: 2008-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN101413890A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋大千;張寒琦;曹彥波;王健;王麗英;孫穎;朱曉楠;畢寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/55
• 分類號(hào): G01N21/55;G01N21/41
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王恩遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬用于生物體系檢測(cè)的傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于表面等離子體子共振傳感器的基于二氧化鈦溶膠凝膠包埋的傳感元件及其制作方法。

背景技術(shù)

表面等離子體子共振(Surface?Plasmon?Resonance，SPR)是一種物理光學(xué)現(xiàn)象。利用光在兩相界面處發(fā)生全內(nèi)反射的消失波，引發(fā)金屬表面的自由電子產(chǎn)生表面等離子體子。在某一合適波長(zhǎng)或者入射角時(shí)，表面等離子體子與消失波的頻率相等，二者將發(fā)生共振，入射光被吸收，使反射光能量急劇下降，從而在反射光譜上出現(xiàn)共振峰。當(dāng)金屬薄膜表面的介質(zhì)折射率不同時(shí)，共振峰位置將不同。自從Liedberg等將SPR技術(shù)用于化學(xué)和生物傳感器研究領(lǐng)域以來，SPR傳感器逐漸成為研究熱點(diǎn)。由于SPR技術(shù)具有直接、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、無需標(biāo)記和快速的特點(diǎn)，使它成為研究生物分子的有利工具。SPR傳感器已廣泛應(yīng)用于抗體抗原，蛋白藥物，DNA等生物體系的測(cè)定中。在傳感器的光學(xué)傳感元件表面，修飾一層生物識(shí)別分子，使其特異地與某種生物組分相互作用，同時(shí)產(chǎn)生可被檢測(cè)的響應(yīng)信號(hào)，這是生物傳感器的檢測(cè)原理。生物識(shí)別分子的固定技術(shù)在SPR生物傳感器的發(fā)展中是極其重要的，最常用的是利用巰基化合物，連接金屬膜和生物分子。這種方式形成的敏感膜穩(wěn)定有序，但是成膜時(shí)間長(zhǎng)，靈敏度低，且固定的生物分子容易失活。

現(xiàn)有的波長(zhǎng)檢測(cè)型SPR傳感器，主要由光源、導(dǎo)光系統(tǒng)、傳感元件、流通池、分光檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。其中，傳感元件是傳感器的重要部分，具體結(jié)構(gòu)是在玻璃棱鏡的底表面上鍍有鉻膜(約2nm厚)和金膜(約50nm厚)，作為傳感元件的金屬膜，再在此金屬膜上制作有敏感膜；所說的敏感膜由羧基端酰化的3-巰基丙酸(MPA)膜和兔抗人免疫球蛋白(兔抗人IgG)膜構(gòu)成。

MPA修飾的敏感膜的制備過程一般是：采用真空鍍膜的方法，在棱鏡底表面鍍2nm鉻膜和50nm金膜。用二次蒸餾水清洗玻璃棱鏡，并向流通池中注入磷酸鹽緩沖液(PBS)，待共振波長(zhǎng)穩(wěn)定后注入10mmol?L^-1的3-巰基丙酸(MPA)1mL，充分反應(yīng)6小時(shí)，這時(shí)MPA可以在金膜上形成穩(wěn)定的單分子膜。用PBS緩沖液反復(fù)沖洗，然后注入100mg?mL^-1的1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺鹽酸(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)混合溶液1mL反應(yīng)20分鐘，目的是使MPA羧基端酰化，以利于抗體的連接。用PBS清洗至波長(zhǎng)穩(wěn)定，注入50.0μgmL^-1的兔抗人免疫球蛋白(IgG)1mL充分反應(yīng)12小時(shí)，使其通過氨基偶聯(lián)反應(yīng)在MPA膜上形成穩(wěn)定的兔抗人IgG膜。隨后用5％(質(zhì)量比)的牛血清白蛋白溶液1mL進(jìn)行封閉20分鐘。最后用PBS沖洗至波長(zhǎng)不再發(fā)生變化。

抗原(人免疫球蛋白)的測(cè)定：將不同濃度(2.5μg?mL^-1～40.0μg?mL^-1)的人免疫球蛋白(IgG)1mL依次注入到流通池中，記錄共振波長(zhǎng)隨時(shí)間的變化情況。每個(gè)樣品監(jiān)測(cè)完畢后，均注入PBS緩沖液沖洗流通池。各濃度的人IgG在30分鐘內(nèi)可與兔抗人IgG反應(yīng)達(dá)到平衡。穩(wěn)定性的檢測(cè)：隔一段時(shí)間后重新向流通池中注入10μg?mL^-1的人IgG，通過共振波長(zhǎng)位移(Δλ)的變化來表征敏感膜的穩(wěn)定性。基于這種敏感膜的傳感器在三天后響應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?5％，即注入10.0μg?mL^-1人IgG后，傳感器共振波長(zhǎng)位移為1.02nm，為原來的共振波長(zhǎng)位移(Δλ1.53nm)的65％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，為克服背景技術(shù)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種新型的用于表面等離子體子共振傳感器的傳感元件，用二氧化鈦溶膠凝膠包埋金納米粒子和抗體(兔抗人免疫球蛋白)作為敏感膜，使傳感器具有良好穩(wěn)定性、優(yōu)良選擇性、較高靈敏度，且成膜時(shí)間短制作效率高。

本發(fā)明所說的二氧化鈦包埋技術(shù)的傳感元件，是指采用二氧化鈦溶膠凝膠包埋金納米粒子和包埋生物抗體和金納米粒子制作的、用于表面等離子體子共振傳感器的傳感元件。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

一種基于二氧化鈦包埋技術(shù)的傳感元件，結(jié)構(gòu)是在玻璃棱鏡1的底表面上鍍有鉻膜和金膜作為傳感元件的金屬膜2，再在金屬膜2上制作有敏感膜；其特征在于，所述的敏感膜由三層二氧化鈦膜構(gòu)成；第一層二氧化鈦膜5為二氧化鈦溶膠凝膠膜(即空白的二氧化鈦溶膠凝膠膜)，第二層二氧化鈦膜6為包埋了金納米粒子的二氧化鈦溶膠凝膠膜，第三層二氧化鈦膜7為包埋了抗體和金納米粒子的二氧化鈦溶膠凝膠膜。