[发明专利]一种光热转换点阵阵列芯片的制备和应用

说明书

本发明公开了一种光热转换点阵阵列芯片的制备和应用，属于生物医学技术及工程领域。本发明制备的具有光热转换效应的多枝状纳米金颗粒应用于点阵阵列芯片，具有灵敏度高，性质稳定的特点，通过替换连接芯片金纳米颗粒上的抗体、酶、DNA、RNA等标记物，可用于多种物质或肿瘤细胞的识别和治疗，具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种光热转换点阵阵列芯片的制备和应用，属于生物医学技术及工程领域。

背景技术

光热治疗(photothermal therapy，PTT)是近年来快速发展的一种新型肿瘤局部治疗方法，其原理是利用外源性光热治疗物质在肿瘤部位的高度富集，在近红外光(650～900nm)激发下产生光热效应(hyperthermia)，诱导肿瘤的急性坏死、细胞凋亡以及免疫反应等，从而实现对肿瘤的抑制作用。PTT治疗发挥疗效的关键在于肿瘤细胞内部的温度梯度变化和周围组织的变化。当温度在37～41℃范围内，可引起血流加速及细胞膜通透性增加；当温度在41～48℃过高热范围时，可引起蛋白质的折叠与变形、增加放化疗的敏感性以及不可逆损伤；当温度在48～60℃的条件下，在短时间内(5min左右)即可引起不可逆的损伤、严重而不可修复的蛋白质损伤及DNA的变形和损伤。表面等离子体增强是指吸附于特定纳米级粗糙界面的分析物结构信号被极大增强的一种现象，其增强机理已被证实为相邻纳米颗粒之间区域电磁场耦合形成表面电子云叠加“热点”，即“热点”效应。(“热点”：相邻金属纳米颗粒由于局域电磁场耦合而形成的分析物信号极大增强的区域)。等离子体增强“热点”效应的发现和“热点”基底制备方法的迅速发展，使得等离子体技术在化学、分析、生物等科学研究和应用工程领域均得到了广泛应用。近年来，研究表明相对于由二聚体及三聚体纳米颗粒形成的一维(1D)“热点”，二维(2D)、三维(3D)结构的等离子体“热点”增强阵列因其长程效应和热点数量的增多而使得总体等离子体信号大大增强，并且信号增强效应更加稳定、持久。虽然三维“热点”阵列具有独立的光散射和众多空间增强局域场，但由颗粒自组装形成的界面有序二维“热点”阵列因具有偏振光效应且易于实际操控和应用。

目前，缺乏2D等离子体“热点”增强检测靶向肿瘤细胞与光热治疗结合的技术，借助金纳米颗粒2D等离子体长程效应扩增现象，开发灵敏度高、靶向型光热转换阵列芯片器件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种光热转换点阵阵列芯片的制备技术并将其用于靶向肿瘤细胞检测与癌症治疗。

本发明的目的是通过如下所述的技术方案实现的：

本发明的第一个目的是提供一种光热转换阵列芯片的制备方法，包括如下步骤：(1)制备多枝状光热转化金颗粒黑体材料；(2)在亲水物质界面上制备微纳米点阵阵列；(3)将步骤(1)制备的金颗粒黑体材料沉降并键合到步骤(2)制备的微纳米点阵阵列表面，得到光热转换阵列芯片。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)的金颗粒黑体材料的制备方法为：以Turkevich的方法制备固定尺寸的金种溶液，在室温剧烈搅拌的条件下，控制pH＝4.5～5.5，向金种溶液中加入摩尔比为1：(15～25)的硝酸银和抗坏血酸，反应8～12s。

在本发明的一种实施方式中，所述剧烈搅拌是在转速≥1000rpm的条件下进行搅拌。

在本发明的一种实施方式中，向金种溶液中加入100微升10mM硝酸银溶液和200微升0.1M的抗坏血酸溶液。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)包括如下步骤：

(a)将微球溶液分散在芯片基底上，形成单层微球点阵，自然风干；

(b)将固定有微球点阵的亲水基底蒸镀铝膜；

(c)超声清洗，除去微球颗粒，制得表面具有微纳孔洞铝膜的芯片基底；

(d)对步骤(c)处理后的芯片基底表面硅烷化处理，使处理后的界面带正电荷；