[發明專利]一種納米晶石墨納米孔檢測芯片及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010910348.X
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112014430A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 王赟姣;王德強;王亮;劉暢;程敏;周大明;何石軒;謝婉誼;方紹熙;殷博華;石彪;田榮;袁家虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;B82Y15/00;B82Y40/00;C12Q1/6869
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種納米晶石墨納米孔檢測芯片及其制備方法和應用，屬于芯片制備技術領域。本發明提供了一種納米晶石墨納米孔檢測芯片，以帶有納米孔的納米晶石墨薄膜為核心。由于納米晶石墨薄膜表面易于修飾的化學特性，有助于為納米孔傳感提供更高的分辨率和靈敏度，從而在檢測DNA、RNA、多肽或蛋白的過程中，待測物在電解質溶液中通過電場驅動通過納米晶石墨薄膜上的納米孔，進而達到檢測的目的。本發明還提供了一種納米晶石墨納米孔檢測芯片的制備方法，通過對支撐基片加工形成開孔，然后在支撐基片上制備具有納米孔的納米晶石墨薄膜。本發明的制備方法簡單，容易操作。

技術領域

本發明屬于芯片制備技術領域，具體涉及一種納米晶石墨納米孔檢測芯片及其制備方法和應用。

背景技術

自首次合成C₆₀碳材料以來，碳的同素異形體在先進材料中變得越來越不可或缺。碳的特性(包括物理、化學、機械、電學和熱學性能)使其成為一種多用途的候選材料，使科學研究走向了不同的應用，如場發射顯示、納米電子學、納米光子學、能量收集和對硅材料進行替代或補充。此外，由于碳材料在納米結構完美方面的固有非凡性能，隨著傳感研究活動的出現，激發了新型納米傳感器的創造；特別是隨著醫療現場設備、個性化醫療和便宜可靠的分析工具的需求不斷增加，出現了大量的碳納米傳感器，并在生物傳感領域獲得高度認可，如碳懸臂梁、碳納米電極、碳納米點、碳納米通道和碳納米粒子等。在這些碳納米傳感器中，近年來，人們對具有獨特化學和電子特性的碳納米孔道越來越感興趣。

原則上，當單個離子/分子通過納米孔道時，會部分或完全阻塞孔道，從而導致通過納米孔道的離子電流產生變化。因此，納米孔道檢測器件的傳感能力主要取決于納米孔本身的物化特性，如納米孔道本身的尺寸或幾何形狀，形成或支持納米孔道的膜的性質(如材料和表面電荷密度等)。因此，具有多尺度的材料尺寸和可定制的化學性質的碳納米材料被認為是制備納米孔道和用以研究單分子行為、動力學和機制的理想物質。

就材料而言，現有的碳納米孔道通常歸屬于有序石墨(1-D碳納米管、2-D石墨烯)和無定型碳。然而事實上，在有序石墨和無定型碳之間還存在一種過渡狀態，稱為納米晶石墨(Nanocrystalline Graphite，NCG)。早期的研究已將此種碳材料應用于肖特基二極管、透明導電電極和應變計等不同領域。然而，還未有人將納米晶石墨制成納米孔檢測芯片，并將其應用于DNA等生物大分子和其它分子的檢測傳感。由于納米晶石墨薄膜表面易于修飾的化學特性，有助于為納米孔傳感提供更高的分辨率和靈敏度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種納米晶石墨納米孔檢測芯片；本發明的目的之二在于提供一種納米晶石墨納米孔檢測芯片的制備方法；本發明的目的之三在于提供一種納米晶石墨納米孔檢測芯片在檢測生物大分子方面的應用。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1.一種納米晶石墨納米孔檢測芯片，所述檢測芯片中含有具有納米孔的納米晶石墨薄膜。

優選的，所述納米孔的直徑為0.5～20nm。

優選的，所述納米晶石墨薄膜的厚度為0.35～35nm。

優選的，所述檢測芯片還含有具有開孔的支撐基片，所述納米晶石墨薄膜位于所述支撐基片上方，所述納米孔位于所述開孔上方。

進一步優選的，所述開孔的直徑為30～1000nm。

進一步優選的，所述支撐基片的材料包括氧化硅、氮化硅、石英、玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的任意一種。

2.上述檢測芯片的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將支撐基片依次放入去離子水中浸泡至少10min、乙醇中浸泡至少10min和食人魚洗液中浸泡10～30min后取出；

(2)對所述支撐基片進行加工得到具有開孔的支撐基片；