[发明专利]一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片及其制备方法和应用，属于芯片制备技术领域。本发明提供了一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片，以带有纳米孔的纳米晶石墨薄膜为核心。由于纳米晶石墨薄膜表面易于修饰的化学特性，有助于为纳米孔传感提供更高的分辨率和灵敏度，从而在检测DNA、RNA、多肽或蛋白的过程中，待测物在电解质溶液中通过电场驱动通过纳米晶石墨薄膜上的纳米孔，进而达到检测的目的。本发明还提供了一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片的制备方法，通过对支撑基片加工形成开孔，然后在支撑基片上制备具有纳米孔的纳米晶石墨薄膜。本发明的制备方法简单，容易操作。

技术领域

本发明属于芯片制备技术领域，具体涉及一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片及其制备方法和应用。

背景技术

自首次合成C₆₀碳材料以来，碳的同素异形体在先进材料中变得越来越不可或缺。碳的特性(包括物理、化学、机械、电学和热学性能)使其成为一种多用途的候选材料，使科学研究走向了不同的应用，如场发射显示、纳米电子学、纳米光子学、能量收集和对硅材料进行替代或补充。此外，由于碳材料在纳米结构完美方面的固有非凡性能，随着传感研究活动的出现，激发了新型纳米传感器的创造；特别是随着医疗现场设备、个性化医疗和便宜可靠的分析工具的需求不断增加，出现了大量的碳纳米传感器，并在生物传感领域获得高度认可，如碳悬臂梁、碳纳米电极、碳纳米点、碳纳米通道和碳纳米粒子等。在这些碳纳米传感器中，近年来，人们对具有独特化学和电子特性的碳纳米孔道越来越感兴趣。

原则上，当单个离子/分子通过纳米孔道时，会部分或完全阻塞孔道，从而导致通过纳米孔道的离子电流产生变化。因此，纳米孔道检测器件的传感能力主要取决于纳米孔本身的物化特性，如纳米孔道本身的尺寸或几何形状，形成或支持纳米孔道的膜的性质(如材料和表面电荷密度等)。因此，具有多尺度的材料尺寸和可定制的化学性质的碳纳米材料被认为是制备纳米孔道和用以研究单分子行为、动力学和机制的理想物质。

就材料而言，现有的碳纳米孔道通常归属于有序石墨(1-D碳纳米管、2-D石墨烯)和无定型碳。然而事实上，在有序石墨和无定型碳之间还存在一种过渡状态，称为纳米晶石墨(Nanocrystalline Graphite，NCG)。早期的研究已将此种碳材料应用于肖特基二极管、透明导电电极和应变计等不同领域。然而，还未有人将纳米晶石墨制成纳米孔检测芯片，并将其应用于DNA等生物大分子和其它分子的检测传感。由于纳米晶石墨薄膜表面易于修饰的化学特性，有助于为纳米孔传感提供更高的分辨率和灵敏度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片；本发明的目的之二在于提供一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片的制备方法；本发明的目的之三在于提供一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片在检测生物大分子方面的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种纳米晶石墨纳米孔检测芯片，所述检测芯片中含有具有纳米孔的纳米晶石墨薄膜。

优选的，所述纳米孔的直径为0.5～20nm。

优选的，所述纳米晶石墨薄膜的厚度为0.35～35nm。

优选的，所述检测芯片还含有具有开孔的支撑基片，所述纳米晶石墨薄膜位于所述支撑基片上方，所述纳米孔位于所述开孔上方。

进一步优选的，所述开孔的直径为30～1000nm。

进一步优选的，所述支撑基片的材料包括氧化硅、氮化硅、石英、玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的任意一种。

2.上述检测芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将支撑基片依次放入去离子水中浸泡至少10min、乙醇中浸泡至少10min和食人鱼洗液中浸泡10～30min后取出；

(2)对所述支撑基片进行加工得到具有开孔的支撑基片；