[发明专利]基于金纳米孔阵列的高兼容便携式生物检测装置及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了基于金纳米孔阵列的高兼容便携式生物检测装置及其制备方法与应用，该生物检测装置是基于金纳米孔阵列的高阶模式的强度在一定范围内表现出对外界折射率的线性相关性设计得到的。该检测装置配备了高清摄像头的智能手机与便携式LED光源来对样品进行检测，不需要依赖于光谱仪及连续光源，仅通过记录纳米孔阵列的传输光实现对生物分子的有效检测，有效提升了该检测装置的便携性，拓宽了测试场景，降低了其使用成本。

技术领域

本发明属于生物分子检测领域，具体涉及基于金纳米孔阵列的高兼容便携式生物检测装置及其制备方法与应用。

背景技术

等离激元传感器是一种利用表面等离激元共振所具备的纳米尺度光操控与近场增强效应的传感器，其相对于传统传感器而言，在实时、无标记、高通量以及高精度等方面都具有较大的优势，而基于金纳米孔洞阵列的传感器则是等离激元传感器中相对研究较少的一种。

金纳米孔洞阵列是基于科学家对异常光学透射现象的研究而发现的。在相关技术中，金纳米孔洞阵列的制备方法主要有电子束光刻，聚焦离子束刻蚀以及胶体自组装法。但在实际应用中，电子束光刻法和聚焦离子束刻蚀法的经济成本与时间成本都很高，无法应用于大面积阵列的生产。而通过胶体自组装法获得的金纳米孔洞阵列则存在传感效率低的缺陷，因此，难以开展有效的应用。而且，对于基于金纳米孔洞阵列的传感器而言，光纤光谱仪与连续光源是测试其传感性能的必要设备，但碍于其成本及设备的特殊性，其使用范围局限于实验室研究，无法满足日常生活使用的便携需求，从而给基于金纳米孔洞阵列的传感器在实际检测中的应用带来了更多的挑战。

因此，开发一种能够基于现有生产条件制备得到可实际应用的便携式金纳米孔洞阵列传感器仅对于生物分子的高精度快速现场检测具有极为重要的意义。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于金纳米孔阵列的高兼容便携式生物检测装置，该装置能够利用金纳米孔阵列的高阶模式的强度在一定范围内表现出对外界折射率的线性相关性，并通过使用配备了高清摄像头的智能手机与便携式LED光源来对样品进行检测，不再依赖于光谱仪及连续光源，通过记录纳米孔阵列的传输光实现对生物分子的有效检测，有效提升了该检测装置的便携性，拓宽了测试场景，降低了其使用成本。

本发明的第一个方面，提供一种金纳米孔阵列芯片的制备方法，包括如下步骤：

(1)将基材在氨水、过氧化氢和水的混合溶液中加热处理13～17min，得到芯片基板；制备聚苯乙烯(PS)微球、乙醇和水的混合溶液，得到聚苯乙烯微球分散液；

(2)将聚苯乙烯微球分散液滴加至芯片基板表面，使其在芯片基板表面上形成聚苯乙烯微球阵列层；

(3)对聚苯乙烯微球阵列层进行刻蚀，在刻蚀后的聚苯乙烯微球阵列层上进行金沉积，即得金纳米孔阵列芯片。

根据本发明的第一个方面，在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中的氨水、过氧化氢和水的混合体积比为1:(0.5～1.5):(4～6)。

在本发明的一些优选实施方式中，步骤(1)中的氨水、过氧化氢和水的混合体积比为1:1:5。

根据本发明的第一个方面，在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中的加热温度为80±5℃。

在本发明的一些优选实施方式中，步骤(1)中的加热温度为80℃。

根据本发明的第一个方面，在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中的聚苯乙烯微球、乙醇和水的混合体积比为1:(4～5):(4～5)。

根据本发明的第一个方面，在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中的聚苯乙烯微球、乙醇和水的混合体积比为1:5:5。

在本发明的一些优选实施方式中，所述乙醇与水的体积比为1:1。