[发明专利]单分子荧光检测芯片及其制备方法、单分子荧光检测仪

说明书

本发明公开了一种单分子荧光检测芯片及其制备方法、单分子荧光检测仪，单分子荧光检测芯片包括芯片基板和盖板，芯片基板包括基片以及依次层叠于基片上的反射层、第一低折射率层、高折射率层和第二低折射率层；芯片基板的靠近盖板的上表面设有相互平行的两条第一沟槽、沿各第一沟槽分别向前向外延伸的两条第二沟槽、连接两条第二沟槽的背离第一沟槽的端部的第三沟槽、以及与第三沟槽间隔设置且同方向延伸的微流道沟槽；盖板密封第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和微流道沟槽。本发明利用微流道技术实现高通量的样品体积的分割，同时利用光子纳米喷流技术放大激发光强以及聚焦激发光束，增强荧光信号信噪比。

技术领域

本发明涉及单分子荧光检测技术领域，更具体地，涉及一种单分子荧光检测芯片及其制备方法、单分子荧光检测仪。

背景技术

免疫检测利用抗体抗原之间的特异性结合来检测特定蛋白质的浓度，广泛应用于各种疾病诊断，为目前最常用的体外检测手段之一。目前最常用的免疫检测技术包括化学发光法，酶联免疫法，免疫共沉淀法，胶体金显色法等等。其中化学发光法的灵敏度最高，占市场主要份额。随着医学和生物学的发展，化学发光法的灵敏度已经无法完全满足一些研究和应用的要求，包括急性心血管疾病标志物快检、重大转染疾病抗原精准快检、癌症早筛、神经退行性疾病早期血检等等。

单分子荧光检测技术的探测极限远超商用的化学发光免疫检测技术，可用于探测和分析飞摩尔量级的生物分子，在基础生命科学研究、新型疾病标志物开发、精准快速诊断、超低丰度蛋白标志物检测等领域具有广泛的运用。单分子荧光免疫检测被作为下一代免疫检测技术，其利用对分析物体积的切割和对每个切割单元的分析，可获得100倍到1000倍高于化学发光法的灵敏度。

单分子荧光检测的基本技术要求包括：第一、利用空间限制或选择接受的方式切割样品体积，使每个小单元中的分析物分子数基本只有一个或小于一个；第二、利用超敏光学探测手段分析每个小单元中是否包含分析物分子，再利用统计学方法得到分析物总体浓度。

目前有两种主流的单分子荧光检测技术，一种由Quanterix 公司开发，其实现方式为：利用半导体工艺制作具有微孔阵列的芯片，将抗原标记后的样品分割在微孔中，利用成像系统观察每个微孔的发光情况，进而得到分析物浓度。另一种由Singulex公司开发，实现方式为：利用共聚焦显微原理，激发和观察在光学焦点范围内的荧光强度，达到切割样品体积的目的。

然而，上述的两种方式均需要较长的等待时间，来收集足够的光学信号，达到可接受的信噪比，使测量时间远长于化学发光法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种单分子荧光检测芯片及其制备方法、单分子荧光检测仪，包括光子纳米喷流技术和微流道技术，利用微流道技术实现样品高通量和样品探测体积的分割，利用光子纳米喷流技术放大激发光强以及聚焦激发光束，增强单分子检测荧光信号信噪比。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种单分子荧光检测芯片，包括芯片基板和设置于所述芯片基板上的盖板，所述芯片基板包括基片以及依次层叠于所述基片上的反射层、第一低折射率层、高折射率层和第二低折射率层，所述第一低折射率层和所述第二低折射率层的折射率分别低于所述高折射率层的折射率；

所述芯片基板的靠近所述盖板的上表面设有相互平行的两条第一沟槽、沿各所述第一沟槽分别向前向外延伸的两条第二沟槽、连接两条所述第二沟槽的背离所述第一沟槽的端部的第三沟槽、以及与所述第三沟槽间隔设置且同方向延伸的微流道沟槽，所述微流道沟槽用于供样品单分子流过，所述第一沟槽、所述第二沟槽、所述第三沟槽和所述微流道沟槽的深度分别至所述反射层；

两条所述第一沟槽之间的结构构成直波导芯，两条所述第二沟槽以及所述第三沟槽之间的结构构成渐变波导芯，所述第三沟槽与所述微流道沟槽之间的结构构成聚光波导芯；