[发明专利]自加热生物传感器芯片及其制备方法、病毒检测方法

说明书

一种自加热生物传感器芯片及其制备方法、病毒检测方法，属于生物检测领域。自加热生物传感器芯片包括衬底、二氧化硅层、检测单元以及加热电极。二氧化硅层形成并覆盖于衬底的支撑面，检测单元包括：分别形成于二氧化硅层的承载面的碳膜以及两个金属电极，两个金属电极分别与碳膜的两端电连接，碳膜被配置为接触样品溶液，碳膜具有用于修饰生物大分子的修饰面。加热电极形成于衬底内，加热电极的加热面与二氧化硅层抵接以通过热传导加热碳膜。加热电极的工作电压被配置为20～35mV，位于碳膜与加热电极之间的二氧化硅层的厚度为150～400nm。其能够解决生物传感器无法重复利用的问题，以提高利用率以及降低检测成本。

技术领域

本申请涉及生物检测领域，具体而言，涉及一种自加热生物传感器芯片及其制备方法、病毒检测方法。

背景技术

生物电学传感器不同于传统的生物检测技术，它是将病毒的检测转化成电学信号的检测，更加迅速，效率也更高。然而大多数情况下，生物传感器，例如石墨烯生物传感器只能应用一次，重复利用率低，导致生产及检测成本高。

发明内容

本申请提供了一种自加热生物传感器芯片及其制备方法、病毒检测方法，其能够解决生物传感器无法重复利用的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种自加热生物传感器芯片，其包括衬底、二氧化硅层、至少一个检测单元以及加热电极。

衬底具有支撑面。

二氧化硅层形成并覆盖于支撑面，二氧化硅层具有远离衬底的承载面。

每个检测单元包括：分别形成于承载面的碳膜以及两个金属电极，两个金属电极分别与碳膜的两端电连接，碳膜被配置为接触样品溶液，碳膜具有修饰面，修饰面用于修饰能够检测样品溶液中的作用对象的生物大分子加热电极形成于衬底内，加热电极的加热面与二氧化硅层抵接以通过热传导加热碳膜。

其中，加热电极的工作电压被配置为20～35mV，位于碳膜与加热电极之间的二氧化硅层的厚度为150～400nm。

在上述实现过程中，自加热生物传感器芯片检测完成后，基于工作电压为20～35mV的加热电极、以及位于碳膜与加热电极之间的厚度为 150～400nm的二氧化硅层的互相配合，保证碳膜温度适宜，不仅可脱除碳膜表面与生物大分子结合的病毒以及残余的生物溶液，同时有效避免脱除病毒后的生物大分子失活，从而实现自加热生物传感器芯片的重复利用，有效降低检测成本；并且由于碳膜为超高热导率材料，若直接加热碳膜则需要的电压很大，不仅增大了功耗且容易损坏传感器本身，本申请利用碳膜与加热电极之间厚度为150～400nm的二氧化硅层的设置，保证加热碳膜到预设温度的工作电压仅仅为20～35mV，有效降低能耗。

结合第一方面，在一种可能的实施方案中，碳膜中碳材料包括石墨烯、富勒烯以及碳纳米管中的至少一种。

可选地，碳膜中碳材料为石墨烯。

石墨烯制得的芯片对于病毒的灵敏度佳。

结合第一方面，在一种可能的实施方案中，修饰面修饰有生物大分子，生物大分子为病毒抗原、病毒抗体或核酸探针。

结合第一方面，在一种可能的实施方案中，检测单元的数量为至少两个，且任意相邻的两个检测单元间隔布置。

在上述实现过程中，检测单元的数量为至少两个，因此，可根据实际的需求在每个检测单元中的碳膜上修饰相同的生物大分子，以进行平行实验或对照试验，或者在每个检测单元中的碳膜上修饰不同的生物大分子，以同时检测不同的样品溶液，提高检测效率。

结合第一方面，在一种可能的实施方案中，加热电极的数量与检测单元一一对应，每个加热电极布置于检测单元在承载面的正投影处，任意相邻的两个加热电极间隔布置。