[发明专利]一种基于光栅导模共振技术的生物芯片及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于生物芯片技术，尤其涉及一种基于光栅导模共振技术的生物芯片及其制备方法。

背景技术

目前科学研究发现，疾病的不同阶段，甚至是没有任何症状的疾病早期阶段，人的体液中蛋白质的水平就已经发生了变化，进而影响器官、组织和有机体的功能，表现为临床疾病的发生，快速而有效地检测人体液内蛋白质的水平，对于疾病的预防、诊断和治疗有重大的意义。另外，传统的生化分析技术检测蛋白质的水平需要繁杂的工序，即耗时又不能做到无损检测，同时也给病人的身心带来极大的痛苦，且加重了病人的经济负担。

按照目前的认识，人体中存在着10万种以上的蛋白质．各自具有不同的结构和生理功能。同DNA分子相比，蛋白质分子的空间结构复杂，其生物活性与空间结构密切相关，使得蛋白质不能被简单地扩增或原位合成，难以利用“拷贝”的方式来提高检测的灵敏度．其次，蛋白质问的相互作用无序列可循．而是类似于抗原一抗体相互作用的特异结合性，另外．在操作过程中，蛋白质很容易变性。因此，发展蛋白质芯片是非常困难的，成为生物芯片领域的挑战。

1990年Herry等提出生物免疫芯片的概念以来，由于其在医疗诊断、筛查等方面的优越性，生物免疫芯片取得了很大的发展，其覆盖范围从基因、蛋白质到细胞等许多生物样品。生物免疫芯片的工作原理与传统的免疫学方法类似，即将抗原或抗体固定在支持物的表面，来检测待测样品中的抗原或抗体。

目前，市场上生物芯片的商用产品主要有瑞典Biacore AB公司的Biacoret3000系列产品，美国Affinity Sensors公司的Iasys system系列产品，日本Nippon Laser Electronics 公司的SpR-670，德国Biotul AG系列产品；在国内，中科研究院电子所开发的SPR-2000，以及中科院力学所历经十多年的努力开发的准商用椭偏成像技术的蛋白质芯片生物芯片，这些生物芯片的主要缺点是体积大、成本高、构造复杂，不利用商业化普及；美国Texas Instrument开发的Sprecta一系列模块生物芯片虽然体积小、价格便宜，但是存在温度补偿等缺点；所以，开发出一种快速、并行、集成化的，且价格低廉的生物芯片和相关配套的产品是现在和今后相当长一段时间内科学研究中的焦点问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题： 提供一种基于光栅导模共振技术的生物芯片及其制备方法，以解决现有技术的生物芯片存在的体积大、成本高、构造复杂，不利用商业化普及或体积虽小、价格便宜，但是存在温度补偿缺点等问题。

本发明技术方案：

一种基于光栅导模共振技术的生物芯片，它包括基底层，基底层的上表面是钛薄膜层，钛薄膜层的上表面是光栅波导层。

基底层为石英或玻璃。

光栅波导层包括二氧化钛介质和低折射率有机物介质，低折射率有机物介质填充在二氧化钛介质之间。

低折射率有机物介质的折射率为1.40—1.60，所述的低折射率有机物介质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA薄膜、聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜、聚丙烯酸酯薄膜，或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA薄膜、聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜、聚丙烯酸酯薄膜与硅烷偶联剂组成的混合物薄膜。

硅烷偶联剂为γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

一种基于光栅导模共振技术的生物芯片的制备方法：它包括下述步骤：

步骤1、基底层镀膜，在选取的基底层上镀上一层钛薄膜层；

步骤2、清洗，将镀膜后的基底座清洗干净；

步骤3、光栅加工，将步骤2清洗干净的基底座加工成阵列的二氧化钛和空气的周期性光栅；

步骤4、将步骤3加工好光栅的基底座清洗干净；

步骤5、将步骤4加工好光栅的基底座用化学方法镀上低折射率有机物介质。

步骤1所述的基底层上镀上一层钛薄膜层采用蒸镀，钛薄膜层的厚度为1—3um。

步骤3光栅加工方法为：将基底座放在原子力显微镜的大样品扫描台上，选择“纳米加工模式”输入光栅结构阵列位图，设定电压8.2V，电压脉宽87ms，扫描频率0.2HZ，并同时充入流速为0.1ml/s的干燥空气，开始加工，形成阵列的                                                和空气的周期性光栅。

步骤5所述的化学方法为水溶液法或浸镀法。

本发明的有益效果：