[發明專利]一種手性傳感器及其制備方法有效

申請號：	201010257925.6	申請日：	2010-08-20
公開（公告）號：	CN101963564A	公開（公告）日：	2011-02-02
發明（設計）人：	潘革波;王亦;崔錚	申請（專利權）人：	中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
主分類號：	G01N5/02	分類號：	G01N5/02;B81B3/00;B81C1/00
代理公司：	南京蘇科專利代理有限責任公司 32102	代理人：	陳忠輝
地址：	215125 江蘇***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種手性傳感器及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種用于手性識別研究的傳感器，尤其涉及一種用于識別D型和L型手性分子的微懸臂梁結構的手性傳感器及其制備方法。

背景技術

微懸臂梁結構是一種最簡單的微機電系統(MEMS)，它易于進行微加工以及大量生產。近年來，基于不同微懸臂梁結構的傳感器廣泛應用于化學和生物的實時探測。人們發現少量的分子吸附在微懸臂梁的表面就會導致微懸臂梁彎曲偏轉量和振蕩頻率的變化。由于分子的吸附而導致的微懸臂梁彎曲偏轉量的變化主要是由于分子吸附在微懸臂梁表面后，在上下表面產生了不同的應力。分子吸附在懸臂梁表面之前，懸臂梁上表面和下表面的應力處于平衡，產生一個沿著微懸臂梁中間平面的徑向力，當分子吸附到微懸臂梁上下表面后，它們對上下表面應力的影響不一樣，例如可以把分子在微懸臂梁表面的吸附限定在一個表面，上下表面不同的應力改變產生了一個附加的彎曲力，使微懸臂梁的尖端移動到新的位置。一般來說，分子的吸附降低了表面能。對于微懸臂梁的小范圍彎曲，表面應力的變化等于表面自由能的變化。懸臂梁彎曲的程度和由于分子吸附引起的表面自由能的變化成比例。因此，懸臂梁的彎曲取決于每個吸附分子對懸臂梁表面自由能的改變量以及吸附在懸臂梁表面的所有分子的數量。懸臂梁彎曲的程度取決于懸臂梁的彈性系數。為了得到更大的懸臂梁彎曲偏轉，可以使用彈性系數小的懸臂梁。

分子在懸臂梁表面的吸附改變了懸臂梁的振蕩頻率，主要是由于分子的吸附改變了懸臂梁的總質量。懸臂梁振蕩頻率取決于懸臂梁的尺寸，彈性模量和密度。懸臂梁的振蕩頻率對懸臂梁的質量負載很敏感，基于振蕩頻率偏移的方法有可能可以提供探測單個分子的最終靈敏度。然而，液體介質的阻尼效應嚴重影響了懸臂梁器件的振蕩響應，而基于懸臂梁彎曲偏轉的測量方法不會受到介質粘性的影響，因此，基于懸臂梁彎曲的測量方法在生物和化學探測中更具有吸引力。

目前，手性化合物在醫藥、農藥、香料、食品添加劑、新材料等領域中的應用引起了人們的廣泛關注，手性化合物的合成、拆分及對映體純度的測定成為當前化學的前沿領域之一。為與之相適應，用于檢測手性化合物成分、品質特性的手性傳感器也成為了本領域技術人員高度重視的研究重點。

發明內容

鑒于上述微懸臂梁結構的應用現狀，本發明的目的是提供一種手性傳感器，同時提供一種該手性傳感器的制法，以實現一種成本低廉、方便易行的用于手性識別研究的傳感器。

本發明的上述第一個目的，是通過以下技術方案得以實現：

一種手性傳感器，其特征在于：所述傳感器的感測探頭為硅基底上的微懸臂梁結構，并且所述微懸臂梁的變形梁上修飾有用于特異性吸附D型和L型手性分子的手性化合物。

進一步地，該用于特異性吸附D型和L型手性分子的手性化合物包括氨基酸、大環類化合物、卟啉類化合物。其中大環類化合物至少包括環糊精、杯芳烴、冠醚等。

進一步地，該微懸臂梁包括硅的微懸臂梁結構、二氧化硅的微懸臂梁結構及氮化硅的微懸臂梁結構，任一種微懸臂梁結構均包括變形梁及支撐底梁。

本發明的上述另一個目的實現的技術解決方案可以是：

一種手性傳感器的制法，其特征在于：先在硅基底上利用刻蝕方法制作微懸臂梁；再將用于特異性吸附D型和L型手性分子的手性化合物通過共價或非共價的方法修飾到微懸臂梁的變形梁上，制成感測探頭，并將所述感測探頭與振蕩頻率檢測儀搭接為一體化集成的手性傳感器。

進一步地，前述一種手性傳感器的制法，在刻蝕方法制作微懸臂梁之前，還包括在硅基底上沉積制備二氧化硅層或氮化硅層，刻蝕的對象為后制備的二氧化硅層或氮化硅層。

本發明的上述另一個目的實現的技術解決方案還可以是：

一種手性傳感器的制法，其特征在于：先在硅基底上利用刻蝕方法制作微懸臂梁；再在微懸臂梁的支撐底梁上制備壓電薄膜；最后將用于特異性吸附D型和L型手性分子的手性化合物通過共價或非共價的方法修飾到微懸臂梁的變形梁上，制成帶微懸臂梁結構感測探頭的手性傳感器。