[发明专利]生物芯片检测装置及其生物传感器平台、制法和应用

说明书

本发明提供一种生物芯片检测装置及其生物传感器平台、制法和应用，所述生物传感器平台包括以半导体制造技术生产制成的芯片；所述芯片上设有金薄膜电极，所述金薄膜电极的表面固定有生物素化接头以及与所述生物素化接头连接的生物受体，所述金薄膜电极具有至少单一金原子的厚度；令待测生物样本置于所述生物传感器平台上与所述生物受体反应形成阻抗讯号，以检测所述待测生物样本是否受到感染。由此，改善生物受体的固定性，从而生产出具有优异准确性、稳定性的无标记亲和电化学生物传感器，达到快速检测病毒及/或微生物类型感染的目的。

技术领域

本发明关于一种电化学生物传感器；特别关于一种以半导体制造技术制成，以免疫球蛋白自组装结合于金薄膜电极上所形成的生物芯片检测装置及其生物传感器平台、制法和应用。

背景技术

生物芯片(Biochip)广义地定义是指固相(玻璃、硅片、塑料、尼龙膜等材质)上，利用微影或微量固定样本等方法制成的反应区，生物样本将与固相上的分子进行反应，以应用于生物检测及化学分析的产品，因所需样品量少、反应速度快、平行化检测等特性，所以能够在短时间内检测大量分子，使人们快速地获取样品中的信息。在所有的生物芯片中，生物传感器(BioSensor)是利用生物要素与物理化学检测要素组合在一起对被分析物进行检测的装置，由于其具有简易型检测试片的开发可大幅降低检测成本、对于检测目标物具辨识性、可工业化大量生产、操作简易、灵敏度高而所需样品量少、分析时间短、可用于现场实时侦测等优点，从而深具市场潜力。

目前最适合开发成为实时医疗(Point ofCare，POC)产品的是一种无标记亲和电化学生物传感器(label-free affinity electrochemical biosensor)，所述传感器包括以半导体制造技术生产的电极和生物合成的链霉亲和素介体(streptavidin mediator)；其中，半导体制造技术能够增强电极组件的一致性，由此提高生物传感器的重现性，无标记亲和力检测(label-free affinity detection)可简化生产并与广泛的待测目标(target)直接相互作用，从而扩大了潜在用途并提高了生物传感器的准确性，进而，链霉亲和素对生物素键结的生物受体表现出强大的结合亲和力，且链霉亲和素可稳定生物受体修饰，从而提高生物传感器的稳定性；因此，前述无标记亲和电化学生物传感器与其他方法生产的生物传感器相比，具有更高的重现性、准确性和稳定性。

值得注意的是，虽然前述无标记亲和电化学生物传感器已在重现性、准确性和稳定性的性能表现上有所提升，但前述三个指针是POC产品的重要指针，而目前已知许多因素会严重影响生物传感器的重现性、准确性和稳定性，例如，在电极组装方面，调整半导体制造技术以适应无卷标亲和力检测；这种检测方法直接在芯片表面上测量电信号的变化，因此准确性在很大程度上取决于电极的制造方法；其中，金属薄膜的厚度是影响准确性的重要因素之一，且会严重影响导电率(conductivity)，从而最终影响检测结果。因此，半导体制造技术的调整能够有效提高准确性。同时，尽管使用链霉亲和素生物介体可以提高稳定性，但将生物受体直接固定在介体上会限制其方向并干扰功能，从而限制了准确性，亦有待进一步改进。

综上，有必要对现有生物传感器进一步改进，特别是决定电化学生物传感器的重现性、准确性和稳定性的重要组件：电极和生物介体。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种生物传感器平台及其制法，通过半导体技术制程的优化实现对所述生物传感器平台上的金薄膜电极厚度进行调整，以及使用链霉亲和生物介体做为接头(linker)，改善生物受体的固定性，从而生产出适用于实时医疗产品且具有优异准确性、稳定性的无标记亲和电化学生物传感器，达到优化无标记亲和力检测重现性的目的。

本发明的另一目的在于提供一种生物芯片检测装置，通过将前述生物传感器平台设置于便携且一次性使用的芯片模块上并配合检测主机使用，即可基于免疫球蛋白、核酸探针、化学分子、功能蛋白或其组合的生物受体检测法的原理进行生物样本的快速筛检，大幅度减少筛检时间。