[發(fā)明專利]一種表面等離子體共振傳感芯片及其制備方法、應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210453443.7
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102923968A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪艷;藍(lán)敏煥;汪鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C03C17/38
• 分類號: C03C17/38;G01N21/55
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面等離子體傳感芯片制備領(lǐng)域，具體地涉及一種可用于脂多糖檢測的表面等離子體共振傳感芯片及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

脂多糖（lipopolysaccharide，簡稱LPS）是一種聚合物，由脂和多糖通過共價(jià)鍵相連組成的。它是革蘭氏陰性細(xì)菌外膜的主要組成部分，是一種強(qiáng)力細(xì)菌毒素，稱作內(nèi)毒素。當(dāng)革蘭氏陰性菌如大腸桿菌及腸沙門氏菌倍增或裂解時(shí)，即釋放脂多糖。人體內(nèi)的革蘭氏陰性菌大量釋放細(xì)胞壁內(nèi)的脂多糖會引起人體感染發(fā)炎，進(jìn)一步地會發(fā)展成為一種嚴(yán)重威脅人類健康的重大疾病——敗毒癥。由于脂多糖的高毒性，為了有效控制微生物污染且同時(shí)控制細(xì)菌內(nèi)毒素的水平，純化水、注射用水中必須檢測LPS的含量，以確保水質(zhì)安全。因此科研人員一直都致力于發(fā)明一種高選擇性，超靈敏檢測水溶液中的脂多糖的方法。到目前為止，凝膠法是臨床上最常用的檢測脂多糖的方法，它能夠定性、半定量、高靈敏度的檢測脂多糖，但是這種方法必須用到一種古生物（鱟）的血液，因此，長期大量的使用必定受到一定的限制。此外，這種方法操作步驟繁瑣，對環(huán)境的溫度及pH都很敏感，并且對其它的一些糖類物質(zhì)也顯示陽性。而光化學(xué)傳感器雖然具有高選擇性，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，但是其靈敏度受制于熒光信號的局限，無法達(dá)到脂多糖的實(shí)際檢測要求（pM）。因此，迫切需要發(fā)展一種高靈敏度、高選擇性、成本低廉的檢測方法用來檢測水溶液中的脂多糖含量。

表面等離子共振（Surface?Plasmon?Resonance，簡稱SPR）是指在光波的作用下，金屬和電介質(zhì)的界面上形成的改變光波傳輸?shù)闹C振波,即當(dāng)以一特定角度的入射光進(jìn)入玻璃棱鏡內(nèi)時(shí)，會產(chǎn)生全內(nèi)反射倏逝波，這種波穿透距離約為300nm，可以引發(fā)金屬表面的自由電子產(chǎn)生表面等離子體。當(dāng)表面等離子體子與倏逝波的頻率相等時(shí)，二者將發(fā)生共振，入射光被吸收，導(dǎo)致反射光能量急劇下降，因此反射光譜上出現(xiàn)共振峰(即反射強(qiáng)度最低值)。表面介質(zhì)折射率和構(gòu)象的任何微小改變都將使入射角度發(fā)生遷移，這種變化被探測器捕獲，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)譜圖。由于表面等離子波對介質(zhì)的折射率和構(gòu)象的微小變化非常敏感，如果讓被測樣品與發(fā)生表面等離子共振的金屬薄膜相接觸，并發(fā)生相互作用，薄膜的介電常數(shù)、折射率和構(gòu)象會發(fā)生變化，并因此而影響共振條件，引起共振峰的偏移。SPR傳感器的共振原理決定了這種傳感器與傳統(tǒng)的生物檢測手段或者化學(xué)檢測手段相比，具有明顯的優(yōu)勢，如可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動態(tài)、尤其是超靈敏檢測。近年來，SPR傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境衛(wèi)生，食品安全，疾病診斷等眾多領(lǐng)域。主要是應(yīng)用在檢測生物分子和其他物質(zhì)之間的相互作用及動力學(xué)分子等。但還沒有出現(xiàn)適用于檢測脂多糖的SPR傳感器，也沒有使用SPR技術(shù)來實(shí)時(shí)、快速、簡便、定量、超靈敏地檢測水溶液中的脂多糖含量，特別是注射用水中的脂多糖含量的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種表面等離子體共振傳感芯片。

本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種表面等離子體共振傳感芯片的制備方法。利用玻璃基片上的金膜表面產(chǎn)生的表面等離子體共振光譜技術(shù)，快速、簡便、定量、超靈敏地檢測水溶液中的脂多糖的含量。

本發(fā)明要解決的第三個(gè)技術(shù)問題是提供一種表面等離子體共振傳感芯片的應(yīng)用。

本發(fā)明提供一種表面等離子體共振傳感芯片，包括玻璃基片層、金膜層、探針分子層；玻璃基片層上設(shè)置金膜層，金膜層上設(shè)置探針分子層；所述探針分子層是結(jié)構(gòu)為以下結(jié)構(gòu)中的一種或者兩種以上的探針分子的層：

式中，Ar₁分別為噻吩，吡咯，苯，萘，蒽，芘，吲哚，香豆素，熒光素，咔唑，羅丹明，氰基染料，芴或喹啉；

Ar₂分別為下列結(jié)構(gòu)中的一種：

X，Y，W分別為O，S，N-R₅或Si-R₆R₇；

Z₁，Z₂，R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇，R₈，R₉，R₁₀，R₁₁，R₁₂，R₁₃，R₁₄，R₁₅分別為氫原子；1～18個(gè)碳的烷基、羥基、巰基、羧基、酰胺、酸酐、烯基、炔基、芳基、酯基、醚基，氨基，氰基，季銨鹽，磺酸鹽，磷酸鹽或聚乙二醇基；