[發明專利]一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法

有效

• 申請號: 201310713092.3
• 申請日: 2013-12-21
• 公開（公告）號: CN103698396B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 張威;周連群;吳一輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01N29/036
• 分類號: G01N29/036
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及生物分子檢測壓電薄膜傳感器領域，具體為一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法。

背景技術

目前，光學檢測方法已廣泛應用于體液環境中微量生物分子的檢測，但是仍存在一定的局限性。例如，對全血等成分復雜、透光性差的樣本進行檢測時，光學檢測方法不易獲得較好的結果。壓電薄膜傳感器是一種高靈敏度的質量傳感器，其檢測原理是將薄膜表面與待測分子與薄膜結合后質量增加引起諧振頻率的改變。對高粘度，不透光的復雜樣本檢測性能優于現有的光學檢測手段。

但壓電薄膜傳感器直接用于血清或全血等復雜樣品檢測時，樣品體系中大量的其他蛋白和可溶性成分會造成很大的背景干擾。常規解決方案在傳感器表面沉積蛋白A、鏈霉親和素和生物素等親和性蛋白，以此提高特異性抗體或生物分子的結合效率。但這些蛋白的涂布對傳感器表面是一種均一化的改性修飾，且涂層的厚度通常達到幾百納米以上，增加了薄膜自身的質量，削弱了器件的靈敏度和特異性。

發明內容

本發明的目的是提供一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，以解決現有技術壓電薄膜傳感器沉積蛋白存在的質量增加、削弱器件靈敏度和特異性的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：在壓電薄膜傳感器波形傳播的波峰或波谷區域沉積條帶狀金屬圖形，構成圖形化修飾區域，在金屬圖形上沉積條帶狀結構的自組裝單分子薄膜層，在壓電薄膜傳感器波形傳播的非波峰或非波谷區域采用疏水化試劑處理。

所述的一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：所述金屬圖形通過濺射或蒸發沉積在壓電薄膜傳感器波形傳播的波峰或波谷區域，金屬圖形的線寬d等于叉指換能器的電極寬度，金屬圖形的條形間距為駐波波長λ的1/n，n可取1,2,3……。

所述的一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：所述金屬圖形沉積在壓電薄膜傳感器正面或者背面，且位于壓電薄膜的激勵電極和接收電極之間波形傳播的波峰或波谷區域，條帶狀金屬圖形呈周期狀條紋分布。

所述的一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：所述自組裝單分子薄膜層為納米級厚度，可由胱胺或者鏈烴硫醇等一端含巰基基團的分子在金屬層表面自組裝而成，薄膜末端氨基或羧基活化后與末端具有氨基的生物分子結合。

所述的一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：優選以一定比例混合、主碳鏈長度不同摻雜的烷烴硫醇分子在金屬圖形化學沉積構成具有一定粗糙度的自組裝單分子薄膜層，活化后與抗體或抗原、多肽、適配體或核酸生物分子結合，捕獲目標抗原或分子特異性檢測。

所述的一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：自組裝單分子薄膜層可結合的生物分子包括帶游離氨基或羧基的多肽、抗原或半抗原、抗體、適配體以及寡聚核苷酸。

所述的一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：在壓電薄膜傳感器波形傳播的非波峰或非波谷區域采用含甲基，羧基，甲氧基，鹵素的硅烷或硅氧烷分子進行疏水處理，以此降低血清中其余蛋白及分子的吸附。

所述的一種增強壓電薄膜傳感器性能的圖形化修飾方法，其特征在于：圖形化修飾后的壓電薄膜傳感器適用于復雜生物樣品中特定生物組分的定量檢測。

本發明使用簡單化學沉積方法在壓電薄膜傳感器表面實現同一平面材料上對生物分子圖形化排布在聲波傳播波峰（波谷）。利用納米級厚度自組裝單分子層修飾，增加表面粗糙度，提高傳感器敏感區單位面積分子的捕獲量。同時，在非波峰（波谷）區域進行疏水化修飾，減少樣本中其他分子的非特異性吸附，以此增強薄膜傳感器的性能，實現對復雜樣本中生物分子的定量檢測。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)以化學沉積方法在同一平面壓電材料上實現對生物分子具有不同親和力的圖形化區域性生化物質涂布。

(2)納米級厚度的自組裝單分子層質量更低，均一性良好，降低對壓電傳感器的影響，并增強傳感器表面的分子結合能力。

(3)以一定比例配比的兩種不同長度的直鏈烷烴硫醇與波峰（波谷）區域進行自組裝，在壓電薄膜器件形成有一定粗糙度的自組裝單分子層。該結構充分利用空間排布，降低抗體結合的空間位阻，暴露更多抗體結合位點，增加抗體等生物分子的結合效率。

(4)非波峰（波谷）區域采用進行疏水化處理，降低體系中非特異性吸附，以此提高壓電薄膜的特異性。