[发明专利]一种用于生物传感器的表面等离子芯片及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于生物传感器的表面等离子芯片，由玻璃基底的金属膜层上制作的至少一个微阵列像素组成，每个微阵列像素由周期的金属纳米线阵列组成，每个微阵列像素的在X方向和Y方向均为分立单元。本发明还提供上述的生物传感器的表面等离子芯片制备方法，首先，在玻璃基底上沉积三层介质，分别为抗反射薄膜、二氧化硅薄膜和光刻胶薄膜；其次，在这些膜层上面利用电子束汽化方法沉积一层金膜层；最后，将多余的金膜层从抗反射薄膜层除去，留下具有周期的金膜线阵结构。本发明的微阵列像素是分立的金属纳米线结构，限制热传导，提高纳米结构的光热效应，提高纳米粒子的操控效率，能够探测的分子层厚度可小到纳米量级。

技术领域

本发明涉及用于疾病筛查和流行病的预防领域的生物传感器，特别涉利用表面等离子模式的表面等离子芯片及其制备方法。

背景技术

有效的诊断和检查对于疾病筛查和流行病的预防是至关重要的。目前大多数的医疗检查手段都是耗时且伴随价格昂贵的化学过程，尤其在发展中国家，急切需要一种有效的、易操作的检测手段。

生物传感器(biosensor)是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，是由生物敏感材料作识别元件(如酶、抗体、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。

但是，目前，生物传感器的广泛应用仍面临着一些困难，如活性强、选择性高的生物传感元件的选择；信号检测器的使用寿命的提高；信号转换器的使用寿命的提高；生物响应的稳定性和生物传感器的微型化、便携式等问题。

本发明利用表面等离子谐振技术，无需复杂、耗时、昂贵的化学反应过程，解决了利用化学反应的生物传感器的一系列难题。

发明内容

本发明提供一种用于生物传感器的表面等离子芯片，该芯片结合金属纳米线阵列结构的光学作用力和热作用力，提了高蛋白质分子检测效率。

本发明还提供一种用于生物传感器的表面等离子芯片的制备方法，该方法能制高衍射图像透过率的表面等离子芯片。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于生物传感器的表面等离子芯片，由玻璃基底的金属膜层上制作的至少一个微阵列像素组成，所述的微阵列像素上面可附着被测的单层或双层蛋白质膜层，每个微阵列像素由周期的金属纳米线阵列组成，每个微阵列像素的在X方向和Y方向均为分立单元，相邻的微阵列像素单元间无金属膜间隔。

所述的表面等离子芯片的微阵列像素在X方向为一维像素阵列，Y方向为多个此一维像素阵列的排列。

所述的表面等离子芯片周期阵列衍射图样采用SP(-1，0)表面等离子模式，CCD图像传感器记录的表面等离子模式即为SP(-1，0)模式的衍射图案。

所述的表面等离子芯片是由厚H＝1mm的玻璃基底12和厚h＝50nm金属膜层上制作的至少一个微阵列像素，每个微阵列像素尺寸长L×宽D＝100μm×100μm，由线宽d＝150nm、周期T＝300nm的金属纳米线阵列组成，所述的LD照明光源的峰值控制在638nm，带宽为12nm。

一种用于生物传感器的表面等离子芯片的制备方法，通过以下方法实现：

首先，在玻璃基底上沉积三层介质，分别为抗反射薄膜、二氧化硅薄膜和光刻胶薄膜；

其次，在这些膜层上面利用电子束汽化方法沉积一层金膜层；

最后，将多余的金膜层从抗反射薄膜层除去，留下具有周期的金膜线阵结构，即微阵列像素组成，在微阵列像素上面可附着被测的单层或双层蛋白质膜层，每个微阵列像素金属纳米线阵列组成，每个微阵列像素的在X方向和Y方向均为分立单元，相邻的微阵列像素单元间有的无金属膜间隔。