[發(fā)明專(zhuān)利]一種表面等離子體子共振傳感元件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010271332.5
• 申請(qǐng)日: 2010-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101975765A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋大千;孫穎;王麗英;王鍵;汪靜;曹彥波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/55
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/55;G01N33/553;G01N33/577;C01G49/06;C01B33/12
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22201
• 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，特別涉及基于磁納米粒子修飾的表面等離子體子共振傳感器的制備及應(yīng)用。

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)反射時(shí)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。由于SPR技術(shù)具有直接、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、無(wú)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(shuō)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(guò)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30mg?mL^-1的1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(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100μg?mL^-1的羊抗兔免疫球蛋白(IgG)1mL充分反應(yīng)12小時(shí)，使其通過(guò)氨基偶聯(lián)反應(yīng)在MPA膜上形成穩(wěn)定的兔抗人IgG膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，為簡(jiǎn)化抗體的固定過(guò)程，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，用醛基修飾的磁納米粒子固定于金膜的表面作為敏感膜，這樣就簡(jiǎn)化了抗體的固定過(guò)程，此類(lèi)傳感器具有良好穩(wěn)定性、生物相容性、較高靈敏度，且成膜時(shí)間短制作效率高。

本發(fā)明所說(shuō)的磁納米粒子修飾的SPR敏感膜，是指利用磁鐵的作用，將磁納米粒子吸附到金基底膜上，用于制備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：

一種表面等離子體子共振傳感元件，結(jié)構(gòu)是在玻璃棱鏡的底表面上順次鍍有鉻膜和金膜作為傳感元件的金屬膜，再在金屬膜上制作有敏感膜；其特征在于，所述的敏感膜由表面醛基化的磁納米粒子和通過(guò)共價(jià)鍵與醛基相連的抗體構(gòu)成；在玻璃棱鏡的下面裝有磁鐵。

所述的磁納米粒子是四氧化三鐵為核、二氧化硅為殼的核殼型納米粒子或銀包覆的四氧化三鐵為核、二氧化硅為殼的核殼型納米粒子，也可以用Fe₃O₄/SiO₂磁納米粒子或Fe₃O₄/Ag/SiO₂磁納米粒子表示這兩種核殼型納米粒子。所述的抗體是羊抗兔免疫球蛋白(IgG)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子抗體、B因子抗體、牛心肌肌鈣蛋白單克隆抗體或破傷風(fēng)毒素抗體。

前述的醛基化的磁納米粒子，是對(duì)現(xiàn)有的方法進(jìn)行改進(jìn)制備出的醛基化的Fe₃O₄/SiO₂磁納米粒子或Fe₃O₄/Ag/SiO₂磁納米粒子。

本發(fā)明的基于磁納米粒子的表面等離子體子共振傳感元件的制作方法，有金屬膜的制備、Fe₃O₄磁納米粒子的制備、氨基化的SiO₂包覆的磁納米粒子的制備、表面醛基化磁納米粒子的制備和敏感膜的制備過(guò)程；