[发明专利]一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片及其制备方法

说明书

一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片，包括SERS衬底以及设于SERS衬底上的石墨烯和设于石墨烯上的ACE2生物探针，所述SERS衬底包括作为基底的Si/SiO₂晶片及其上方的金属纳米结构；其制备方法的具体步骤为：（1）在Si/SiO₂晶片上制备金属纳米结构，形成SERS衬底；（2）将单层CVD石墨烯转移到SERS衬底上；（3）将ACE2修饰于石墨烯之上形成新冠探测探针，完成SERS病毒探测芯片的制备。本发明将ACE2生物探针分子与石墨烯/周期性纳米金属结构SERS检测衬底相结合形成新冠病毒生物检测芯片，利用该检测芯片，达到对新型冠状病毒高灵敏度的检测，快速高效，捕抓效率更高。

技术领域

本发明涉及激光拉曼光谱和病毒检测技术领域，特别涉及一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片及其制备方法。

背景技术

2019新型冠状病毒（2019-nCOV）可通过呼吸道飞沫、接触、母婴垂直传播、粪口传播和气溶胶传播等，其感染能力强、变异能力强、潜伏时间长，人一旦感染新冠肺炎其主要的症状是发热、咳嗽、呼吸困难，严重者可能直接导致肾衰竭甚至死亡。目前常用的筛查检测新冠病毒的方法主要是反转录-聚合酶链反应（RT-PCR）核酸检测法和血清抗体检测包括胶体金法和磁微粒化学发光法，抗体检测可用于对核酸检测阴性的病例进行辅助诊断但不能代替PCR核酸检测法。而现在使用的PCR核酸检测还存在以下不足之处：

1．检测时间长，平均单次检测时间需要12小时；

2．检测试剂灵敏度不够高，容易导致检测结果出现假阴性。

因此，为了提高新冠病毒检测效率的实时性和准确性，需开发一种新型的快速检测新冠病毒技术方式。基于表面增强拉曼散射（SERS）的一种无损检测方式，具有检测速度快、灵敏度高、操作简便灵活、无需接触样品、抗干扰能力强等优点，更具有超敏感检测能力，可获知单分子结构信息。随着SERS检测技术日益成熟，已经广泛应用于生物检测当中，例如Kim 利用金纳米柱状结构（Au nanopillars）作为 SERS 衬底，实现了对 100 nM 浓度下的与癌症转移相关的 miR-10b, miR-21 和 miR-373 基因组的探测；南京邮电大学汪联辉教授利用在玻璃衬底上获得的银纳米棒阵列作为SERS衬底，实现了对H7N9禽流感病毒的检测。相对于其他生物检测技术，SERS检测更具有快速、无损、高灵敏、特异性强的现场检测技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速高效、高灵敏的用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片及其制备方法，是基于表面增强拉曼散射（SERS）的一种无损检测方式，可获知单分子结构信息，并利用SERS技术实现对病毒快速、无损、高灵敏和特异性强的现场检测，以克服上述已有技术存在的不足。

本发明采取的技术方案是：一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片，包括SERS衬底以及设于SERS衬底上的石墨烯和设于石墨烯上的ACE2生物探针，所述SERS衬底包括作为基底的Si/SiO₂晶片及其上方的金属纳米结构。

其进一步的技术方案是：所述金属纳米结构为金纳米碟阵列结构，所述金纳米碟阵列由多个垂直于基底的纳米柱周期整齐排列而成，其孔径大小相同，厚度为45～55nm，直径为45～55nm。

更进一步：所述石墨烯为单层CVD石墨烯，其厚度为0.3～0.35nm，长为500μm，宽为500μm。

相关的另一技术方案是：一种SERS病毒探测芯片的制备方法，它是上述的一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片的制备方法，其具体步骤为：

（1）在Si/SiO₂晶片上制备金属纳米结构，形成SERS衬底；

（2）将单层CVD石墨烯转移到SERS衬底上；

（3）将ACE2修饰于石墨烯之上形成新冠探测探针，完成SERS病毒探测芯片的制备。