[发明专利]基于三维等离激元超构材料的高通量多靶标微流生物芯片

说明书

本发明公开了基于三维等离激元超构材料的高通量多靶标微流生物芯片，包括：生物芯片；所述生物芯片包括：塑料盖板、三维等离激元超构材料传感器件、微流控底板及若干生物试剂；所述塑料盖板、三维等离激元超构材料传感器件、微流控底板自上而下复合而成，其中塑料盖板与微流控底板之间采用粘合剂粘连，三维等离激元超构材料传感器件嵌入在微流控底板的检测区凹坑内；所述生物试剂包括但不限于11‑巯基十一烷酸溶液MUA、乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺EDC、N‑羟基琥珀酰亚胺NHS、牛血清白蛋白BSA、配体溶液和分析物溶液。提供基于三维等离激元超构材料的高通量多靶标微流生物芯片，可以提供24通道高通量多标志物并行实时检测。

技术领域

本发明涉及生物芯片与等离激元超构材料技术领域，具体为基于三维等离激元超构材料的高通量多靶标微流生物芯片。

背景技术

基于光谱探测技术的生物分子传感应用对于医学检验、生物分析、药物研发、化学化工、食品安全、环境监测等诸多领域具有十分重要的现实意义。过去十年来，运用表面等离激元光学效应的生物分子传感技术展现了极高的灵敏度和分辨率，同时具备实时监测、非侵入式检测和免标记等优点，得到相关领域科学工作者和技术开发人员的普遍关注。例如，美国通用医疗旗下的Biacore系列产品及生物芯片在蛋白分子互作用和动力学分析领域已成为一个行业标准。虽然基于棱镜耦合方案的商业化表面等离激元生物传感分析技术已经成熟。但是，该生物芯片存在价格昂贵、光路复杂、操作繁琐、检测分子尺寸受限、检测设备体积庞大等诸多缺点，不利于表面等离激元生物传感技术的推广和普及。

近些年来，以低成本和小型集成化为特点的三维纳米图案化贵金属结构传感设计和应用在相关领域展现出更好的应用前景。与基于棱镜配置的传感器设计相比，采用三维图案化金属纳米结构的表面等离激元传感器特征尺寸接近或小于光波长，展现出一系列的优势：(1)无需角度操控的复杂光耦合装置，可通过垂直入射直接激发表面等离激元模式，更便于结构的小型集成化；(2)检测范围更宽，传感线性度更高；(3)结构设计更自由，传感机制更灵活多样；(4)与现有的成像器件和微流控技术相兼容，为多通道、高通量的生物传感器设计提供可能性；(5)克服棱镜式表面等离激元传感器检测生物小分子灵敏度低的缺陷，有效地扩大生物传感应用范围；(6)适用光谱范围更广，可以从紫外光扩展到近红外甚至到中远红外波段。基于三维金属纳米结构电磁耦合的表面等离激元传感器具有小型化和集成化的特征，因而相比于棱镜耦合结构配置有着更巨大的商业优势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于三维等离激元超构材料的高通量多靶标微流生物芯片，解决了背景技术提出的部分技术问题。可以解决第一代等离激元生物芯片价格昂贵、光路复杂、操作繁琐、检测分子尺寸受限、检测设备体积庞大等诸多缺点，更利于表面等离激元生物传感技术的推广和普及。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于三维等离激元超构材料的高通量多靶标微流生物芯片，包括：生物芯片；所述生物芯片包括：塑料盖板、三维等离激元超构材料传感器件、微流控底板及若干生物试剂；所述塑料盖板、三维等离激元超构材料传感器件、微流控底板自上而下复合而成，其中塑料盖板与微流控底板之间采用粘合剂粘连，三维等离激元超构材料传感器件嵌入在微流控底板的检测区凹坑内；所述生物试剂包括但不限于11-巯基十一烷酸溶液MUA、乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS、牛血清白蛋白BSA、配体溶液和分析物溶液；

优选的，所述塑料盖板形状为圆形，半径为4cm，厚度为2mm，在距离圆心1cm处阵列式均匀分布着24个半径为500μm的圆形进样通孔，进样通孔与微流控底板配合；

优选的，所述三维等离激元超构材料传感器件采用纳米加工工艺制备，由柔性聚碳酸酯基底、铬膜和金膜自下而上复合形成；所述柔性聚碳酸酯基底上阵列式均匀分布三维准纳米柱，所述准纳米柱的上部四周倒圆角，顶端平齐；