[發明專利]一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 201010603924.2
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102169106A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 沙菁*;陳云飛;張磊;倪中華;易紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/49
• 分類號: G01N27/49
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

技術領域

本發明涉及的是一種用于檢測分子的裝置及其制造方法，具體涉及的是一種基于玻璃微管的納米傳感器及其制造方法。

背景技術

目前單通道檢測技術常用的檢測方法是根據通道中的離子電流作為探測機理，通道中的電流僅為nA級甚至pA級。檢測用的納米通道為天然生物納米通道或者人工制備的固態納米孔，但是由于這些納米孔(通道)的形狀以及性質不同，如表面電荷密度等，這些因素會嚴重影響測量的精度，產生比較大的噪聲不能獲得很好的信噪比。目前研究表明當KCl濃度較高時，λ-DNA的物理占位將會引起溶液電阻增大，從而引起離子電流減小；當溶液濃度偏低時，溶液本身電阻偏大，λ-DNA分子的物理占位作用不大，而λ-DNA分子表面雙電層內攜帶的電荷起著主導作用，引起離子電流增大。因此，當幾何尺度與納米通道相當的DNA通過納米通道時，不僅應考慮生物分子的物理占位引起溶液電阻的變化，也應考慮生物分子表面的雙電層與納通道表面雙電層的相互作用。但是目前還不能精確測量通道內部的電荷密度分布以及雙電層厚度，阻礙了納米通道技術的深入發展。

運動的電流會產生磁場，而每種生物分子帶的電荷數量及其電荷分布是不同的。所以當生物分子在納通道中運動時，由于生物電流產生的磁場也是一一對應的。對納米通道內的生物分子進行離子電流的物理占位的檢測，同時結合對生物磁場的檢測以實現高精度單分子辨識。

發明內容

針對現有技術上存在的不足，本發明目的是在于提供一種具有低水平噪音影響和較高分辨率的基于玻璃微管的納米傳感器及其制造方法。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

本發明的一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器，包括玻璃微管，其兩端是呈錐形的流體室，中部是單納米孔；用于檢測單納米孔內離子電流的電流表，其兩端分別與兩流體室相連接；用于給兩流體室施加電壓的電壓源；和用于檢測單納米孔內離子電流變化的感應裝置，感應裝置包括懸臂梁、設置在懸臂梁一端的連桿和安裝在懸臂梁另一端的彈簧，連桿的另一端安裝一磁化小球，磁化小球位于單納米孔的上方，彈簧的另一端設置一壓電陶瓷；單納米孔和兩流體室中均設有電解液。本發明通過對離子電流的變化和生物電磁場的變化綜合分析來辨識單納米孔內通過的生物單分子，提高了本發明單納米孔傳感器的靈敏度。

上述單納米孔的直徑為1～100nm，適合不同介質的尺寸范圍。

本發明的一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器的制造方法，包括以下幾個步驟：

(a)在玻璃微管內密封固態石蠟，然后對玻璃微管進行局部加熱，使玻璃微管熔封，熔封的玻璃微管內部形成一個沙漏形的納米通道；

(b)用丙酮去除納米通道中的石蠟，并用砂輪磨削位于中部的納米通道，得到一個單納米孔，將位于單納米孔兩端的納米通道作為兩流體室，在單納米孔和兩流體室中裝電解液；去除石蠟，使得單納米孔具有統一而明確的材料特性，所以該單納米孔具有較高的結構穩定性；

(c)在兩流體室之間加電壓源，將一電流表的兩端分別與兩流體室相連接；

(d)在單納米孔的外側安裝一懸臂梁，在懸臂梁的一端安裝一連桿，在懸臂梁的另一端安裝一彈簧，在連桿的另一端安裝一位于單納米孔上方的磁化小球，在彈簧的另一端連接一壓電陶瓷。

本發明通過對離子電流的變化和生物電磁場的變化綜合分析來辨識單納米孔內通過的生物單分子，提高了本發明單納米孔傳感器的靈敏度；采用本發明的方法制備的單納米孔的直徑為1～100nm，適合于檢測不同的介質，且制得的單納米孔具有結構強度高、信噪比較低和靈敏度較高等優點；且本發明的方法簡單，可以大大的降低傳感器的制造成本。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發明；

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

本發明的基于玻璃微管的單納米孔傳感器包括玻璃微管1、電流表10和用于檢測單納米孔3內離子電流變化的感應裝置。

其中，玻璃微管1兩端是呈錐形的流體室2，中部是單納米孔3，兩流體室2是通過單納米孔3相連接；電流表10用于檢測單納米孔3內的離子電流，電流表10的兩端分別與兩流體室2相連接，兩流體室2通過電壓源施加電壓；感應裝置設置在單納米孔3的上側，感應裝置包括懸臂梁5、設置在懸臂梁5左端的連桿7和安裝在懸臂梁5右端的彈簧6，連桿7的底端安裝一磁化小球8，磁化小球8位于單納米孔3的上方，彈簧6的底端設置一壓電陶瓷9；單納米孔3和兩流體室2中均設有電解液。