[發明專利]SERS-SPR雙模傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010539833.0
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111812075B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 宋春元;蔣新宇;張晶晶;汪聯輝
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/552
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開用于核酸檢測的SERS?SPR雙模傳感器，雙模傳感器包含檢測芯片和DNA探針，檢測芯片為表面修飾有四面體DNA的銀納米孔?納米棒陣列基片。本發明還公開SERS?SPR雙模傳感器的制備方法及檢測方法。本發明將檢測芯片依次與待檢測液體樣品、DNA探針溶液混合，通過互補配對形成“檢測芯片?目標DNA?DNA探針”復合物，之后依次進行透射光譜測試、SERS測試，通過透射光譜特征谷的波長變化、SERS光譜及其特征信號強度值實現對于血清中核酸的高靈敏、特異性的雙模傳感檢測，SERS傳感模式和SPR傳感模式的檢測限分別達到了亞飛摩爾每升量級和亞皮摩爾每升量級，可實現在血清等復雜環境中檢測核酸標志物。

技術領域

本發明屬于功能納米材料和生物檢測領域，具體涉及一種用于核酸檢測的 SERS-SPR雙模傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

隨著分子生物學、醫學領域的不斷發展，以及對于癌癥產生機制的進一步研究，人們逐漸認識到癌癥的發生是由遺傳物質的改變所引發的疾病，即對應的細胞會分泌癌癥標志物，包括核酸(如microRNA)、蛋白質、激素等，其在血液中的存在或是含量將會反映癌癥的狀態。但在病變早期，癌癥標志物的含量很低，常規臨床檢測技術因其靈敏度的限制，在標志物的檢測過程中容易出現漏檢的現象；此外癌癥標志物檢測的樣本一般是血液或組織，通常成分復雜，測試結果易受干擾，常常會出現“假陽性”或“假陰性”現象，嚴重影響檢測的可靠性。因此，面對實際疾病診斷中“快、準、早”的要求，針對癌癥早期檢測這一關鍵性問題，如何構建一種超靈敏檢測體系，同時具備優異的特異性、敏感性，成為了早期癌癥診斷領域急需解決的問題。此外，已有的單一模式檢測，所能提供的生物特征信息相對單一、有限，對于疾病的判斷和分析無法提供充分依據，通常需要分別經由多種獨立傳感模式分別測試，以獲得更為豐富的生物特征信息。多次測試需要更大的樣品量，同時在不同傳感器及儀器上轉移測試，復雜并費時的操作容易導致生物樣品失活，且很難做到對于樣品的多模式共定位聯合精準檢測。因此，不同傳感器所獲取的信息很難保證來源于同一檢測區域或目標，致使檢測結果欠缺一致性和可靠性，容易造成疾病診斷不準確、甚至錯誤。同時，由于不同檢測模式具有各自特有的優點，但無法兼顧多方面特點。因此，開發多模式傳感器，能夠解決單一模式檢測的不足，提高重大疾病診療準確性和便捷性。

金屬結構獨特的等離子體性質，導致表面等離子體共振(SPR)。折射率傳感是一種重要的等離子體應用，提供了一種準確、無標記的分析方法。這項技術的基礎是通過在納米結構表面取代本體材料或誘導分子相互作用來監測金屬納米結構周圍折射率改變時共振峰的波長或角度偏移。金屬納米結構獨特的局域等離子體性質，會導致納米結構具有表面增強拉曼散射(SERS)性能。SERS光譜技術因其出色的檢測靈敏度、非侵入檢測等優勢而在生物醫學檢測領域得到廣泛關注。SERS技術在生物分析與標志物的傳感檢測領域具有獨特優勢：①超靈敏性：SERS的增強因子高達10¹³-10¹⁵，已實現單分子檢測水平；②樣品需求量少；③高選擇性：表面選擇定則和共振增強的選擇性使得SERS 可以在極其復雜的體系中僅僅增強目標分子或基團，可最大限度減小復雜樣品的背景干擾；④檢測條件溫和：SERS技術具有非破壞性，且不會自猝滅和光漂白。

因此，將SPR和SERS兩種等離子體傳感模式結合在一個傳感器中，有望同時協同各自的優勢，彌補彼此的不足，實現兩種模式聯合，達到準確可靠的檢測。但是SERS和 SPR的傳感原理是非常不同的：SERS依賴于在具有非傳播電磁波的金屬納米結構周圍產生強局域電場；而SPR是基于入射電磁波與金屬與介質界面上傳播的電磁波的耦合。因此，開發SPR/SERS雙模傳感器是一個很大的挑戰。

發明內容

發明目的：現有的檢測技術單一，而且往往在檢測靈敏性、特異性方面差強人意，并且檢測得到了樣品生物特征信息較為單一，無法更為全面反映樣品特征而出現漏診、誤診等情況。本發明提出了一種用于核酸檢測的SERS-SPR雙模傳感器，能夠有效解決目前大多數檢測手段存在的靈敏性、特異性不足的問題。本發明的雙模傳感器其具有優異的檢測靈敏度、特異性，能夠實現可靠的高靈敏核酸檢測。