[發(fā)明專利]零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110085560.1
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112731588B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭振;付博文;李超;李樹力;周連群;李金澤;張威;姚佳
• 申請（專利權(quán)）人: 季華實驗室
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/13;C12Q1/6869
• 代理公司: 深圳市世紀(jì)恒程知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44287
• 代理人: 薛福玲

本發(fā)明公開一種零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)及其制備方法，涉及單分子檢測技術(shù)領(lǐng)域。零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)包括：透明襯底層；光纖波導(dǎo)層，設(shè)于透明襯底層的上側(cè)；金屬層，設(shè)于光纖波導(dǎo)層的上側(cè)，金屬層設(shè)有上下貫通的零模波導(dǎo)孔，零模波導(dǎo)孔的側(cè)壁和光纖波導(dǎo)層的上端面共同限定出容置槽；以及，鍵合層，覆蓋金屬層的上側(cè)面以及零模波導(dǎo)孔的側(cè)壁設(shè)置，且鍵合層與金屬層鍵合連接。在零模波導(dǎo)孔內(nèi)設(shè)置與金屬層鍵合連接的鍵合層，縮小零模波導(dǎo)孔的孔內(nèi)體積，顯著減少孔內(nèi)的游離核苷酸，提高信噪比，此外，鍵合層可以使被激發(fā)熒光的位置遠離零模波導(dǎo)孔的金屬壁，使熒光不會減弱甚至淬滅，熒光效果增強的同時也使得檢測更加靈敏。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單分子檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

零模波導(dǎo)(Zero-mode waveguides，ZMWs)作為一種新型的單分子檢測器件，在減小光學(xué)設(shè)備的觀測體積及提高檢測銅梁方面均具有極好的效果，ZMWs可以用來進行單分子DNA測序、生物膜研究、生物大分子之間的相互作用研究、單分子反應(yīng)動力學(xué)研究等，ZMWs已經(jīng)成為人們在單分子水平進一步研究和認識生物分子工作機制的重要研究工具。

ZMWs納米結(jié)構(gòu)由密集的孔陣列組成，在透明襯底(例如二氧化硅)上沉積100納米金屬膜。每個零模波導(dǎo)孔變成一個納米光子可視化室，用于記錄單個聚合反應(yīng)，提供的檢測體積比衍射限制共焦顯微鏡提高1000倍，使得在熒光標(biāo)記核苷酸擴散的背景下觀察單核苷酸摻入事件成為可能，ZMWs的另一個重要組成部分是磷酸連接核苷酸，其熒光標(biāo)簽通常通過連接體連接到末端磷酸鹽而不是堿基。用磷酸連接的核苷酸100％取代未修飾的核苷酸，這是因為酶在結(jié)合過程中分解熒光團，留下一個完全天然的雙鏈核酸。

目前，零模波導(dǎo)孔還存在以下問題，孔內(nèi)游離的核苷酸較多，對熒光信號檢測產(chǎn)生干擾，信噪比低，熒光在被激發(fā)時越靠近金屬孔壁產(chǎn)生的效果越弱，當(dāng)完全靠近時會發(fā)生熒光淬滅，熒光強度較難控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提出一種零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)及其制備方法，旨在提供一種性能優(yōu)良的零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)，包括：

透明襯底層；

光纖波導(dǎo)層，設(shè)于所述透明襯底層的上側(cè)；

金屬層，設(shè)于所述光纖波導(dǎo)層的上側(cè)，所述金屬層設(shè)有上下貫通的零模波導(dǎo)孔，所述零模波導(dǎo)孔的側(cè)壁和所述光纖波導(dǎo)層的上端面共同限定出容置槽；以及，

鍵合層，覆蓋所述金屬層的上側(cè)面以及所述零模波導(dǎo)孔的側(cè)壁設(shè)置，且所述鍵合層與所述金屬層鍵合連接。

可選地，所述金屬層的厚度為90～110nm；和/或，

所述透明襯底層的材質(zhì)包括石英玻璃。

可選地，所述鍵合層的材質(zhì)包括聚二甲基硅氧烷。

可選地，所述鍵合層的厚度為3～5nm。

本發(fā)明進一步提出一種如上所述的零模波導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

S10、在透明襯底層上形成光纖波導(dǎo)層；

S20、在所述光纖波導(dǎo)層的上側(cè)面的中心設(shè)置膠柱；

S30、在所述光纖波導(dǎo)層的上側(cè)沉積形成金屬層，所述金屬層環(huán)繞所述膠柱設(shè)置；

S40、將所述膠柱去除，以在所述金屬層中心形成零模波導(dǎo)孔；

S50、在所述金屬層的上側(cè)涂覆鍵合物質(zhì)，并使所述鍵合物質(zhì)填充所述零模波導(dǎo)孔，經(jīng)固化處理得到固化層；

S60、對所述固化層進行紫外光照射，以使所述固化層分為與所述金屬層鍵合連接的鍵合層及位于所述鍵合層背離所述金屬層一側(cè)的剝離層；