[發明專利]基于三維等離激元超構材料的高通量多靶標微流生物芯片

在審

• 申請號: 202010784687.8
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111889154A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李法君;朱錦鋒;謝奕濃;申家情;劉雪瑩;熊健凱
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N33/68
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 鄭翰偉

本發明公開了基于三維等離激元超構材料的高通量多靶標微流生物芯片，包括：生物芯片；所述生物芯片包括：塑料蓋板、三維等離激元超構材料傳感器件、微流控底板及若干生物試劑；所述塑料蓋板、三維等離激元超構材料傳感器件、微流控底板自上而下復合而成，其中塑料蓋板與微流控底板之間采用粘合劑粘連，三維等離激元超構材料傳感器件嵌入在微流控底板的檢測區凹坑內；所述生物試劑包括但不限于11?巰基十一烷酸溶液MUA、乙基二甲基胺丙基碳化二亞胺EDC、N?羥基琥珀酰亞胺NHS、牛血清白蛋白BSA、配體溶液和分析物溶液。提供基于三維等離激元超構材料的高通量多靶標微流生物芯片，可以提供24通道高通量多標志物并行實時檢測。

技術領域

本發明涉及生物芯片與等離激元超構材料技術領域，具體為基于三維等離激元超構材料的高通量多靶標微流生物芯片。

背景技術

基于光譜探測技術的生物分子傳感應用對于醫學檢驗、生物分析、藥物研發、化學化工、食品安全、環境監測等諸多領域具有十分重要的現實意義。過去十年來，運用表面等離激元光學效應的生物分子傳感技術展現了極高的靈敏度和分辨率，同時具備實時監測、非侵入式檢測和免標記等優點，得到相關領域科學工作者和技術開發人員的普遍關注。例如，美國通用醫療旗下的Biacore系列產品及生物芯片在蛋白分子互作用和動力學分析領域已成為一個行業標準。雖然基于棱鏡耦合方案的商業化表面等離激元生物傳感分析技術已經成熟。但是，該生物芯片存在價格昂貴、光路復雜、操作繁瑣、檢測分子尺寸受限、檢測設備體積龐大等諸多缺點，不利于表面等離激元生物傳感技術的推廣和普及。

近些年來，以低成本和小型集成化為特點的三維納米圖案化貴金屬結構傳感設計和應用在相關領域展現出更好的應用前景。與基于棱鏡配置的傳感器設計相比，采用三維圖案化金屬納米結構的表面等離激元傳感器特征尺寸接近或小于光波長，展現出一系列的優勢：(1)無需角度操控的復雜光耦合裝置，可通過垂直入射直接激發表面等離激元模式，更便于結構的小型集成化；(2)檢測范圍更寬，傳感線性度更高；(3)結構設計更自由，傳感機制更靈活多樣；(4)與現有的成像器件和微流控技術相兼容，為多通道、高通量的生物傳感器設計提供可能性；(5)克服棱鏡式表面等離激元傳感器檢測生物小分子靈敏度低的缺陷，有效地擴大生物傳感應用范圍；(6)適用光譜范圍更廣，可以從紫外光擴展到近紅外甚至到中遠紅外波段。基于三維金屬納米結構電磁耦合的表面等離激元傳感器具有小型化和集成化的特征，因而相比于棱鏡耦合結構配置有著更巨大的商業優勢。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了基于三維等離激元超構材料的高通量多靶標微流生物芯片，解決了背景技術提出的部分技術問題。可以解決第一代等離激元生物芯片價格昂貴、光路復雜、操作繁瑣、檢測分子尺寸受限、檢測設備體積龐大等諸多缺點，更利于表面等離激元生物傳感技術的推廣和普及。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：基于三維等離激元超構材料的高通量多靶標微流生物芯片，包括：生物芯片；所述生物芯片包括：塑料蓋板、三維等離激元超構材料傳感器件、微流控底板及若干生物試劑；所述塑料蓋板、三維等離激元超構材料傳感器件、微流控底板自上而下復合而成，其中塑料蓋板與微流控底板之間采用粘合劑粘連，三維等離激元超構材料傳感器件嵌入在微流控底板的檢測區凹坑內；所述生物試劑包括但不限于11-巰基十一烷酸溶液MUA、乙基二甲基胺丙基碳化二亞胺EDC、N-羥基琥珀酰亞胺NHS、牛血清白蛋白BSA、配體溶液和分析物溶液；

優選的，所述塑料蓋板形狀為圓形，半徑為4cm，厚度為2mm，在距離圓心1cm處陣列式均勻分布著24個半徑為500μm的圓形進樣通孔，進樣通孔與微流控底板配合；

優選的，所述三維等離激元超構材料傳感器件采用納米加工工藝制備，由柔性聚碳酸酯基底、鉻膜和金膜自下而上復合形成；所述柔性聚碳酸酯基底上陣列式均勻分布三維準納米柱，所述準納米柱的上部四周倒圓角，頂端平齊；