[发明专利]一种DNA芯片及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物检测、生物技术和纳米技术领域，尤其涉及一种DNA芯片、该DNA芯片的检测方法、该DNA芯片的制作方法。

背景技术

DNA芯片又称基因芯片(genechip)是生物芯片的一种，是指将大量探针分子固定于支持物上，根据碱基互补配对原理，与标记的样品分子进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布进而得到靶分子的序列和数量的信息。DNA芯片的支持物包括玻片、硅片、NC膜、Nylon膜等。DNA芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测等许多领域。目前DNA芯片的检测技术包括荧光、质谱以及同位素标记，其中荧光是最主要的检测方法。但这些方法存在一些局限性，例如：荧光的光谱谱带较宽，从而限制了对体系的多重检测；不同荧光染料需要不同波段的激发光激发，增加了检测成本；荧光染料在激发光的激发下容易出现光漂白的现象等。表面增强拉曼光谱(SERS)技术是一种先进的无损检测技术，它是当分子吸附在一些特殊金属(主要为贵金属)或半导体纳米结构表面时，其拉曼散射信号被增强多个数量级的现象。SERS为Surface-enhanced Raman scattering的英文缩写，中文意义为表面增强拉曼散射。它具有快速、简单、灵敏度高、指纹识别以及可重复性好的优势。SERS技术已经得到广泛，在化学、生物和医学以及环境等领域都发挥着越来越重要的作用。相比于荧光，SERS的具有丰富的特征拉曼光谱线，且拉曼光谱谱带窄，能够为分析物提供更加丰富的结构信息。现在利用SERS在一些体系中甚至能达到单分子水平的检测灵敏度。但是，目前还没有出现利用SERS技术而设计的基因芯片。

发明内容

本发明的目的在于利用贵金属纳米阵列和表面增强拉曼光谱(SERS)技术而设计一种DNA芯片，实现目标DNA和基因的检测和分析。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种DNA芯片，该DNA芯片的衬底为以贵金属纳米阵列为衬底的SERS衬底，SERS为Surface-enhanced Raman scattering的英文缩写，中文意义为表面增强拉曼散射；在贵金属纳米阵列上划分有若干区域，在每个区域的表面上修饰连接有不同的若干DNA探针使DNA芯片成为含有不同探针DNA的芯片，利用这些探针DNA对目标DNA进行检测产生SERS信号，根据SERS信号的频率变化、幅值差异来实现对目标DNA的识别以及定量检测。

作为上述方案的进一步改进，DNA探针的一端修饰巯基，通过巯基使得探针DNA与SERS衬底结合在一起。

作为上述方案的进一步改进，所述贵金属为金Au或银Ag。

作为上述方案的进一步改进，SERS衬底通过贵金属纳米阵列采用电镀或溅射的方式设置在AAO模板上形成，AAO是Anodic Aluminum Oxide Template的英文缩写，中文意义为阳极氧化铝模板。

本发明还提供上述任意DNA芯片的检测方法，其包括以下步骤：在DNA芯片上滴加含有目标DNA的溶液，使不同的探针DNA与目标DNA进行互补配对产生SERS信号；分析DNA芯片上的SERS信号：根据SERS信号的频率变化、幅值差异来实现对目标DNA的识别的定量检测。

作为上述方案的进一步改进，其还包括以下步骤：在DNA芯片上进一步滴加或浸泡与目标DNA的某一段互补配对的报告DNA，使报告DNA的一端带有SERS信号的分子基团，然后通过检测报告DNA上的SERS信号，达到对微量目标DNA的检测和识别的目的。

本发明还提供一种DNA芯片的制作方法，该DNA芯片的衬底为以贵金属纳米阵列为衬底的SERS衬底；在贵金属纳米阵列上划分有若干区域，在每个区域的表面上修饰连接有不同的若干DNA探针，利用这些DNA探针对目标DNA进行检测产生SERS信号，根据SERS信号的频率变化、幅值差异来实现对目标DNA的识别以及定量检测。DNA芯片的制作方法包括以下步骤：1)制备以贵金属纳米阵列为衬底的SERS衬底，SERS衬底的制作包括：1.1)制备表面带有纳米尖端结构锥形孔的AAO模板；1.2)在AAO模板上划分不同区域的格子，实现Ag纳米柱阵列的制备，形成SERS衬底；2)在贵金属纳米阵列上划分有若干区域，在每个区域的表面上修饰连接有不同的若干DNA探针制成DNA芯片使DNA芯片成为含有不同探针DNA的芯片，SERS衬底通过贵金属纳米阵列采用电镀或溅射的方式设置在AAO模板上形成。

作为上述方案的进一步改进，探针DNA的一端修饰巯基，通过巯基使得探针DNA与SERS衬底结合在一起。