[发明专利]基于浸润性纸芯片的光热传感器及其光热传感方法在生物检测中的应用

说明书

本发明提供了一种基于浸润性纸芯片的光热传感方法，并以miRNA为例，验证了该方法的生物检测应用，属于生物传感器技术领域。本发明在疏水纸基上构建了超亲水微井，然后在超亲水微井中修饰上捕获探针，制备得到miRNA光热传感器。该用于miRNA检测的光热传感器，当存在miRNA时，捕获探针、miRNA及报告探针发生三明治结构的杂交，报告探针进一步引发H1、H2探针发生杂交链式反应，H1、H2尾部的富C序列能吸附大量的Ag⁺，在Na₂S的作用下，生成Ag₂S纳米颗粒；利用Ag₂S纳米颗粒的光热性能将目标物浓度转化为温度输出，利用便携式红外热成像仪进行定量，可实现miRNA的即时定量检测。本发明提出的基于浸润性纸芯片的光热传感方法具有试样体积小，灵敏度高，成本低，高通量等优点。

技术领域

本发明属于生物传感技术领域，具体涉及一种基于浸润性纸芯片的光热传感器及其光热传感方法以及在生物检测中的应用。

背景技术

即时检测是一种成本低廉、操作简单、快速、便携且无需专业技术人员操作的检测技术，不仅满足了检测对时间与空间的特殊要求，还可实现检测结果的即时报告。然而，在实际应用中，由于样品量少、标志物浓度低、干扰因素多，目前发展的即时检测方法的灵敏度和准确性有待进一步提高，且多数即时检测方法是通过颜色的变化判断目标物的含量，只能实现定性或半定量检测，因此迫切需要发展高灵敏度、高准确性、可定量的即时检测技术。

为了达到成本低廉、便携及操作简单的目的，在即时检测领域往往不宜引入高端仪器设备。光热传感作为一种新兴的传感技术，能将目标信号转化为温度信号，只需利用便携式温度计即可实现定量检测，具有简单、便携、灵敏等优点，为标志物的即时定量检测提供了新思路。但是，目前发展的光热传感技术一般在溶液体系中进行，样品需求量大，热量在溶液中的传导存在不均匀性，从而使得检测的准确性和再现性难以保证，且难以实现目标物的高通量检测，在一定程度上限制了光热传感方法的应用。因此，迫切需要发展低试样体积、高灵敏、高通量的光热传感方法。

发明内容

本发明针对现有光热传感技术需要大量的试样、复杂的标记、传热不均匀及无法高通量的问题，提出了一种基于浸润性纸芯片的光热传感器和方法，并以miRNA为例，在生物检测中实现以温度信号作为输出信号，通过便携式红外温度成像仪对温度信号进行读取，可实现目标物的便携定量检测。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

基于浸润性纸芯片的光热传感器，在亲水性纸基表面进行疏水修饰后构建超亲水微井；然后利用NaIO₄将超亲水微井中的羟基氧化为醛基，最后在超亲水微井中修饰捕获探针，即可得到基于浸润性纸芯片的光热传感器。

上述基于浸润性纸芯片的光热传感器的制备方法，主要步骤如下：

1)在纸基表面进行疏水修饰后构建超亲水微井；

2)将NaIO₄溶液滴加至所述超亲水微井中，在黑暗中反应30min–1h，用HEPES缓冲液进行冲洗，氮气吹干；然后加入含捕获探针的磷酸缓冲液，反应2h以上，最后用HEPES缓冲液冲洗，氮气吹干，即得到基于浸润性纸芯片的光热传感器。

按上述方案，所述的纸基为亲水性纸基，选自打印纸、纤维素滤纸、硝酸纤维素膜等。

按上述方案，步骤1)具体为：将亲水性纸基浸泡于含十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液中，实现对纸基的疏水修饰；然后，将光掩模板固定于疏水修饰后的纸基上，利用等离子体刻蚀在疏水修饰后的纸基上构建超亲水微井或超亲水微井阵列。其中，等离子刻蚀的时间一般为3-30s，透过光掩模板上孔的区域形成超亲水微井，其他区域仍为疏水区域，超亲水微井的接触角为0°。

按上述方案，步骤1)中，亲水性纸基表面进行疏水修饰后，疏水表面接触角在135°以上，一般在135°–150°内即可。