[发明专利]一种基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面等离子共振仪芯片，具体地说，是涉及一种基于聚乙二醇的表面等离子共振仪芯片，及其制备方法。

背景技术

表面等离子共振仪(Surface Plasma Resonance spectroscopy，以下简称SPR)是检测生物分子相互作用的传感器。由Liedberg等人在1983年提出、并验证了SPR做为生物传感器在生物医学上应用的设想，在他们一系列工作的基础上，瑞典的Pharmacia于1990年向市场推出了第一代商业化的SPR仪器。目前，SPR已被广泛应用于生物医学、临床诊断、新药开发(筛选、机理研究)、司法鉴定、环境监测、食品安全等领域的检测，是已被科学界和工业界广泛接受的标准检测方法。与酶标法相比，SPR检测法的准确性更高，可重复性更高。与使用高压液相色谱(HPLC)或使用微生物来检测食品中的维他命的方法相比，SPR检测法更快更简便。总之，同其他方法相比较，SPR检测法具有灵敏度高、操作简单、可重复性高、实时和免标记等优点。

通常，表面等离子共振仪由光机电部分和消耗性的芯片两部分组成，芯片是该系统的核心。目前占据了全世界90％以上市场的BIAcore(原Pharmacia)系列SPR，其为用户提供了可直接使用的芯片，如图1所示，该芯片是在一玻璃片基1上依次镀金膜层2、自组装单层膜3、和羧基化的葡聚糖膜层4。当偏振光通过耦合的棱镜以某一角度照射到该芯片的玻璃上时，一方面，玻璃产生反射光；同时，透射过玻璃的光进入镀金层，并与金表面产生的表面等离子体波相互作用，在入射光处于某一特定的角度时，二者会产生共振，从而会造成反射光的强度在该特定的入射角出现最低值。由于表面等离子波发生共振的角度同金镀层表面的折射常数相关，而该折射常数又同金表面的物质相关，因此通过检测反射光强度最低值时角度的变化，就能间接的检测金膜表面物质的变化。

当将表面等离子共振仪用于检测生物分子相互作用的传感器时，为了提高SPR的灵敏度，通常是在金表面通过末端带羧基的巯基化合物形成自组装单层膜，然后修饰上一层基质材料——羧基化的葡聚糖膜层，从而增加其比表面积，用以固定更多的信号分子。如图2所示的BIAcore系统中SPR的工作原理示意图，其核心的芯片是一面镀金的玻璃片，在金表面上通过修饰的羧基化的葡聚糖膜层，固定一对能发生特异作用的分子的一个部分(如配体和受体之一)。通过微流输送系统将含有上述能发生特异作用的分子的另一个部分介质输送到修饰过的金膜表面。当介质流经芯片时，这对能发生特异作用的分子特异性结合，使得金膜表面的局部浓度发生变化，即金表面的物质发生变化，从而导致其折射常数发生变化，最终SPR测量到表面等离子波的共振角度发生变化(从共振角I变化到共振角II)。在文献1：S；Johnsson，B.J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，1990，1526-1528中已经证实了，该共振角度的变化是直接同接到金表面的分子质量成正比的，在BIAcore系统中，一个反应单位(resonance units，以下简称RU)对应0.0001°最低强度的角度变化。对大多数蛋白质样品，一个RU的变化相当于在芯片表面发生1pg/mm²的变化。

但是，这类使用羧基化的葡聚糖修饰的芯片的工艺有以下缺点：(1)制备芯片时的步骤繁多，使得芯片的可控性和重复性受到影响；(2)在芯片表面固定高分子基质时使用了传统的“移植到”(“grafting to”)策略，使得修饰的羧基化的葡聚糖层的密度和厚度均受到限制，从而进一步影响到所固定的探测分子；(3)所使用的原料——葡聚糖水凝胶的来源有限，使得芯片的制造成本较高，并且它的防止蛋白质非特异性吸附的性能也不能达到最佳；(4)由于使用了葡聚糖水凝胶，功能基团的密度和种类受到限制，衍生难度大；(5)生物信号分子和基质间缺乏连接空间(即缺乏Spacer)，从而使实验结果受生物信号分子的固定形式影响较大。

发明内容