[发明专利]一种基于表面增强拉曼散射的超灵敏生物芯片及其制备方法

说明书

一种基于表面增强拉曼散射的SARS‑CoV‑2超灵敏生物芯片及其制备方法，属于功能材料与生物传感检测技术领域。是以硅片为衬底组装金纳米颗粒，修饰新型冠状病毒刺突蛋白抗体(SARS‑CoV‑2spike antibody)和牛血清白蛋白得到SERS免疫基底；通过在Ag NPs表面依次修饰拉曼分子对巯基苯甲酸和SARS‑CoV‑2spike antibody，制备SERS免疫探针；然后将SERS免疫基底吸附不同浓度的新型冠状病毒刺突蛋白抗原(SARS‑CoV‑2spike antigen protein)和SERS免疫探针，得到具有三明治免疫夹心结构的基于表面增强拉曼散射的SARS‑CoV‑2超灵敏生物芯片。本发明解决了当前普遍采用静电吸附法制备的增强基底灵敏度低和均匀性差的问题，达到了进一步提高SERS检测灵敏度的目的。

技术领域

本发明属于功能材料与生物传感检测技术领域，具体涉及一种基于表面增强拉曼散射(SERS)的SARS-CoV-2超灵敏生物芯片及其制备方法。

背景技术

由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的COVID-19疫情迅速蔓延，在世界各地造成了令人担忧的形势。目前已经证实该病毒可通过呼吸道飞沫、气溶胶和与非生物表面的接触传播，无症状感染和传播已成为重大公共卫生问题。因此，迫切需要开发敏感、快速和低成本的诊断工具来对受感染的个人进行早期筛查，以便能够促进适当的隔离和治疗。

在临床中，COVID-19的诊断方法主要有三种：(1)胸部CT扫描；(2)基于逆转录酶-聚合酶链反应(RT-qPCR)的核糖核酸(RNA)检测；(3)血清抗体免疫测定。但是胸部CT扫描和抗体检测均不适用于早期和无症状病例的筛查，RT-qPCR方法对实验室环境、检测人员和仪器都有较高的要求。因此，无需标本制备步骤，直接检测病毒抗原的高灵敏度免疫诊断方法是快速、准确诊断COVID-19的必要手段。SARS-CoV-2病毒及其结构蛋白包括刺突(S)糖蛋白、小包膜(E)蛋白、基质(M)蛋白、核衣壳(N)蛋白以及几种附属蛋白。其中，S蛋白对粘附宿主细胞至关重要，是诊断COVID-19最有价值的抗原生物标志物之一。在现有的众多分析工具中，表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)具有灵敏度高及水干扰小等优点，其独特的指纹特性在生物样品鉴定中具有明显的优势。基于SERS的生物传感器不需要大量的样品制备步骤，为SARS-CoV-2检测提供了一种有效的方法。

目前，大多数方法都采用传统静电吸附制备的SERS免疫基底检测病毒或肿瘤标志物，但是传统的静电吸附法操作时间长，均匀性差，导致检测误差较大。因此，对于检测灵敏度低、重复性差等问题的解决，将会有效推动SERS技术在生物领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于解决利用金属纳米颗粒修饰的SERS免疫基底检测灵敏度低、重复性差等问题，提供一种基于表面增强拉曼散射(SERS)的SARS-CoV-2超灵敏生物芯片及其制备方法。

一种基于表面增强拉曼散射(SERS)的SARS-CoV-2超灵敏生物芯片，其特征在于：以硅片为衬底组装金纳米颗粒，修饰新型冠状病毒刺突蛋白抗体(SARS-CoV-2spikeantibody)和牛血清白蛋白(BSA)得到SERS免疫基底；通过在Ag NPs表面依次修饰拉曼分子对巯基苯甲酸(4MBA)和SARS-CoV-2spike antibody，制备SERS免疫探针；然后将SERS免疫基底吸附不同浓度的新型冠状病毒刺突蛋白抗原(SARS-CoV-2spike antigen protein)和SERS免疫探针(Ag@4MBA@SARS-CoV-2spike antibody)，所述免疫基底具有两层致密的金纳米颗粒，所述超灵敏生物芯片具有三明治免疫夹心结构。

本发明所述的金纳米颗粒，标记为Au NPs。

本发明所述的银纳米颗粒，标记为Ag NPs。

本发明所述SESR免疫探针修饰的拉曼分子为对巯基苯甲酸(4MBA)。