[發(fā)明專利]一種基于單分散納米片層的納米單孔及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107356580B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王康;曹姣;劉海玲;夏興華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B82Y15/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓

本發(fā)明涉及一種基于單分散納米片層的納米單孔及其制備方法和應(yīng)用，所述納米單孔位于毛細(xì)管的納米級尖端，其是由封蓋于毛細(xì)管尖端的單分散納米片層圍合而成，孔徑為10~100nm。本發(fā)明的金屬納米單孔結(jié)構(gòu)制備方法簡單，成本低，單孔尺寸小，結(jié)構(gòu)可控，可作為電化學(xué)器件與拉曼光譜聯(lián)用，實現(xiàn)了電化學(xué)可控的單分子檢測，實現(xiàn)了對單個堿基的識別，為DNA測序甚至蛋白測序提供了新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米孔技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計一種利用單分散的納米片層形成的納米單孔結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人類對生命活動的認(rèn)識逐步深入，單分子檢測越來越受到重視，納米孔分析技術(shù)則是目前最為年輕的單分子檢測技術(shù)。當(dāng)孔徑與待測物尺寸接近時，被測物分子穿過納米孔就會產(chǎn)生較大的離子電流變化，從而實現(xiàn)對單個分子、離子的檢測。納米孔分析技術(shù)檢測條件溫和，無需對檢測物進(jìn)行預(yù)處理，檢測過程不破壞檢測物的物化性質(zhì)。雖然納米孔分析技術(shù)取得了很大的成績，但是只憑分子通過納米孔時產(chǎn)生的電流阻塞來判斷分子信息，由于缺乏分子結(jié)構(gòu)信息而會導(dǎo)致信息判斷的不準(zhǔn)確，尤其如果用于蛋白質(zhì)測序，對于20幾種氨基酸，就會缺乏區(qū)分能力。

表面增強拉曼光譜自發(fā)現(xiàn)以來，由于其能提供無損的、高靈敏的分子振動信息，而相對于熒光方法又沒有光漂白等弊端，逐漸成為了新的單分子檢測平臺。但是表面增強拉曼也具有內(nèi)在局限性，對于復(fù)雜樣品，激光光斑內(nèi)的所有分子都會被拉曼基底增強，想要從復(fù)雜樣品中得到單分子信息必須先過濾掉其他分子的拉曼信號。如果將以上兩種單分子檢測技術(shù)相結(jié)合，納米孔分析技術(shù)和表面增強拉曼光譜的優(yōu)缺點就能互為彌補，成為更加靈敏的單分子檢測平臺。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種基于單分散納米片層的納米單孔，所述納米單孔位于毛細(xì)管的納米級尖端，其是由封蓋于毛細(xì)管尖端的單分散納米片層圍合而成，孔徑為10~100nm。

所述的單分散納米片層為金屬納米片。

所述的金屬納米片為金、銀、銅或鉑納米片。

所述的單分散納米片層形狀為多邊形。

所述的毛細(xì)管為玻璃毛細(xì)管。

所述的納米單孔是由單層的單分散納米片層圍合而成的。

連接試劑的一端與毛細(xì)管壁相連，另一端與納米顆粒相接，從而在毛細(xì)管尖端形成納米單孔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述基于單分散納米片層的納米單孔的制備方法，包括如下步驟：

（1）清潔及活化毛細(xì)管表面后，在毛細(xì)管的依托下，在毛細(xì)管納米級尖端修飾連接劑后清洗毛細(xì)管；

（2）清洗單分散納米片層后將步驟（1）處理過的毛細(xì)管納米級尖端插入單分散納米片層的分散溶液中，靜置，納米片層自組裝得到基于單分散納米片層的納米單孔。

步驟（1）所述的清潔及活化毛細(xì)管表面的方法為臭氧處理。

步驟（1）所述的連接劑為巰基硅烷化試劑、氨基硅烷化試劑、聚多巴胺或兩端巰基的DNA。

步驟（2）所述的靜置時間為至少2h；優(yōu)選的靜置時間為18h。

本發(fā)明第三個目的在于提供上述基于單分散納米片層的納米單孔在化學(xué)分析或生物分析中，尤其是在拉曼檢測中的應(yīng)用。

在本發(fā)明中，所述毛細(xì)管優(yōu)選為玻璃毛細(xì)管，玻璃毛細(xì)管制備方法簡單，制備條件成熟，容易操作，可控性較好，適宜用在水相環(huán)境。

上述毛細(xì)管截面形狀為圓形，但不限制為圓形，可以為方形、三角形、θ形等；毛細(xì)管中可包含引流管，但不限制為必須有引流管的毛細(xì)管。此外，毛細(xì)管僅在尖端為納米級，其尾部為宏觀尺寸，總長度為幾毫米到十幾厘米。毛細(xì)管的制備為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明對此不作特別限定。