專利名稱：自發光生物芯片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物芯片，具體為一種用于檢測樣品濃度的生物芯片，國際專利分類號擬為Int.Cl7G01N33/50。
背景技術：
現有生物芯片或生物傳感器一般都需要酶、顏色、光或其它標記物質作為介質。例如，現有的血糖生物芯片或傳感器，是在載體上(如玻璃、膜、PVC等)固定血糖酶，同時再加上一種以上的底物和相關物質作介質制成的。當檢測樣品標本中的血糖與芯片上的血糖酶接觸并結合后，再與所述底物等發生一系列反應，產生特定的光或電信號，從而被檢測到。再例如，免疫生物芯片或傳感器通常是首先，將抗體固定在載體上，然后，再用酶、顏色、光(熒光、化學光等)、電信號或其它物質標記第二抗體或已知抗原。當檢測樣品標本中的抗原與芯片(或傳感器)上的抗體相遇時，被標記的第二抗體或已知抗原也會與之結合，使結合產物帶有光或電信號，從而被檢測到。加入標記的第二抗體或已知抗原，有的是檢測時加入，有的是檢測前已固定在芯片上。
上述的生物芯片由于一般都需要酶、顏色、光或其它標記物質作為介質，因此，制作工藝復雜、技術要求高，成本昂貴、有的靈敏度不高。
目前，多孔硅作為半導體材料，對它的光、電特性已有了充分的研究。但是，應用它的熒光原理及被測物與芯片上的特異識別功能的活性物質作用時光強變化的原理制作生物芯片的，經查新至今尚未見有相同文獻的報道。
實用新型內容針對現有技術的不足，本實用新型擬解決的技術問題是提供一種自發光生物芯片，該生物芯片質量可靠，價格低廉，易于攜帶、適于個人和現場的快速檢測；該生物芯片的制作方法工藝簡單、技術易控，無特殊要求，易于工業化推廣。
本實用新型解決所述生物芯片技術問題的技術方案是，提供一種自發光生物芯片，其以硅片作為載體，在載體硅片上均勻開有直徑為10-50納米的可自然形成發射光的納米孔，在納米孔上固著具有特異識別功能的活性物質后，納米孔仍然具有發射光；當與被測物接觸時，其發射光強度發生變化。
本實用新型所述的活性物質是CK-MB抗體、β-內酰胺酶或外源凝集素。
所述自發光生物芯片制作方法1.用電化學腐蝕的方法制備能發射熒光并開有均勻納米孔的多孔硅芯片，所用設備儀器可調直流穩壓穩流電源、電極和聚四氟乙烯容器；其制備條件與方法為所用腐蝕液為15％-25％的氫氟酸；所用電極白金電極為陰極，硅片電極為陽極，電流密度為40-150mA/cm2，通電10-20分鐘；即可使制成的多孔硅片上的納米孔，具有發射光；2.多孔硅芯片固著活性物質用50-100mM pH6.8-7.8緩沖液配制成其活性物質濃度為10-50μg/ml溶液；將多孔硅芯片浸入0.5-2ml配制好的活性物質溶液中，放在冰箱冷藏室內固著反應8-16個小時；然后，將芯片用緩沖液漂洗3-6次，即可制成所述的自發光生物芯片。所述的緩沖液為碳酸鹽、磷酸鹽或Tris緩沖液等。
與現有技術相比，本實用新型所述的自發光生物芯片由于運用了熒光多孔硅生物芯片在與被測物反應時其光強變化的新原理來直接檢測物質濃度，不需要借助酶、顏色、光等媒介物，因而結構簡單，價格低廉，易于攜帶、適于個人和現場的快速檢測，便于普及；本實用新型所述的自發光生物芯片制備方法省去了傳統制備方法中需要標記物、酶底物及其它物質參與和反應的繁瑣步驟，因此與現有技術的生物芯片制備方法相比，具有成本低廉，工藝簡單，操作簡便，產品質量容易控制，便于工業化實施推廣等優點。本實用新型自發光生物芯片使用上，沒有特別的約束條件，可廣泛用于工業、醫藥、環保及食品等多種領域。納米多孔硅的光、電特性，為研制新型生物傳感器提供了新材料。
圖1為本實用新型的自發光生物芯片的整體結構示意圖；圖2為本實用新型的自發光生物芯片制作過程和工作原理的示意圖。其中圖(a)表示了可發射熒光3的納米多孔硅片1的結構示意圖；圖(b)表示了在圖(a)基礎上固著了具有特異識別功能活性物質(4)后的納米多孔硅片1結構示意圖，也因此稱為自發光生物芯片；圖(c)則表示了自發光生物芯片處于檢測狀態下的工作原理示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及其附圖對本實用新型作進一步詳細說明本實用新型設計的一種自發光生物芯片(參見圖1、2)，其以硅片(1)作為載體，首先，在載體硅片(1)上用電化學腐蝕的方法，均勻開有直徑為10-50納米的孔納米孔(2)，納米多孔硅具有發射熒光這一特性，納米孔(2)自然可形成發射光(3)，該發射光是熒光。然后，在納米孔(2)上固著具有特異識別功能的活性物質(4)，即可制成所述的生物芯片。所述的活性物質是CK-MB抗體、β-內酰胺酶或外源凝集素。自發光生物芯片將具有特異結合力的活性物質(4)固定在多孔硅片(1)的納米孔(2)上，使其仍然保留著發射熒光的特性，見發射光(3)。納米多孔硅的光、電特性，為研制新型生物傳感器提供了新材料、新原理和新方法。當標本加在自發光生物芯片上時，標本中的被測物(5)就會被吸附，即發射熒光的生物芯片與樣品中的被測物(5)結合，導致熒光強度變化，以此來測定被檢測物質(5)的濃度本實用新型是這樣制作自發光生物芯片的1.用電化學腐蝕的方法制備能發射熒光并開有均勻納米孔的多孔硅芯片，所用設備儀器可調直流穩壓穩流電源、電極和聚四氟乙烯容器；其制備條件與方法為所用腐蝕液15％-25％的氫氟酸；所用電極白金電極為陰極，硅片電極為陽極；電流密度為40-150mA/cm2，通電10-20分鐘，即可使制成的多孔硅片(1)上的納米孔(2)，具有發射熒光的特性，如圖2(a)所示，可見到發射光(3)。
2.多孔硅芯片固著活性物質通過反復實驗優化得出用50-100mMpH6.8-7.8緩沖液配制成其活性物質濃度為10-50μg/ml的溶液，所述的緩沖液為碳酸鹽、磷酸鹽或Tris緩沖液等；將多孔硅芯片浸入0.5-2ml配制好的活性物質溶液中，并放在冰箱冷藏室內固著反應8-16個小時，多孔硅片(1)的納米孔(2)上帶有電荷或功能基團，活性物質(4)帶有相反電荷或相應功能基團，固定在多孔硅片(1)的納米孔(2)上的活性物質(4)就是靠正負電吸引或形成化學鍵而得以固化。然后，將多孔硅片(1)取出，用緩沖液漂洗3-6次，即可制成所述的生物芯片。如圖2(b)所示，使制成的多孔硅片(1)上的納米孔(2)上附著具有特異結合力的活性物質(4)后，并使其仍然保留著發射熒光的特性，仍可見到發射光(3)。納米多孔硅的光、電特性，為研制新型生物傳感器提供了新材料。
實施例1
本發明設計的一種自發光生物芯片以硅片(1)作為載體，用電化學腐蝕的方法制備能發射熒光并開有均勻納米孔的多孔硅芯片，其制備條件與方法是所用腐蝕液20％的氫氟酸倒入聚四氟乙烯容器；所用電極白金電極為陰極，硅片電極為陽極，用可調直流穩壓穩流電源，其電流密度為50mA/cm2，通電15分鐘，即可使制成的多孔硅片(1)上均勻開有納米孔(2)其直徑為10納米，如圖2(a)所示，可見到發射光(3)。多孔硅芯片固著活性物質用50mM pH6.8碳酸鹽緩沖液或其它沖液配制濃度為10μg/ml的外源凝集素溶液，取0.5ml配制好的外源凝集素溶液放入試管中；取1cm2左右多孔硅芯片浸入試管中的外源凝集素溶液中，并放在冰箱冷藏室內固著反應8個小時。然后，將多孔硅片(1)取出，用50mM pH7.0碳酸鹽緩沖液或其它緩沖液漂洗3次，即可制成附著外源凝集素的生物芯片。如圖2(b)所示，使制成的多孔硅片(1)上的納米孔(2)上附著具有特異結合力的活性物質(4)即外源凝集素后，并使其仍然保留著發射熒光的特性，仍可見到發射光(3)。
實施例2所用腐蝕液為15％的氫氟酸；電流密度為150mA/cm2，通電10分鐘，即可使制成的多孔硅片(1)上均勻開有納米孔(2)其直徑為50納米。多孔硅芯片固著活性物質用80mM pH7.0磷酸鹽緩沖液或其它沖液配制濃度為40μg/ml的β-內酰胺酶溶液；取1ml配制好的β-內酰胺酶溶液放入試管中；將多孔硅芯片浸入試管中的溶液里，放在冰箱冷藏室內固著反應，反應時間是11個小時；然后，將多孔硅片(1)取出，用50mM pH7.0磷酸鹽緩沖液漂洗5次，即可制成附著β-內酰胺酶的生物芯片。其余與實施例1相同。
實施例3所用腐蝕液為25％的氫氟酸；電流密度為40mA/cm2，通電20分鐘，即可使制成的多孔硅片(1)上均勻開有納米孔(2)其直徑約為30納米。多孔硅芯片固著活性物質用100mM pH7.8磷酸鹽緩沖液或其它沖液配制濃度為50μg/ml的CK-MB抗體溶液，取2ml配制好的CK-MB抗體溶液放入試管中，將多孔硅芯片浸入試管中；放在冰箱冷藏室內固著反應時間是16個小時。然后，將多孔硅片(1)取出，用50mM pH7.0磷酸鹽緩沖液或其它緩沖液漂洗6次，即可制成附著CK-MB抗體的生物芯片。其余與實施例1相同。
權利要求1.一種自發光生物芯片，其特征是以硅片作為載體，在載體硅片上均勻開有直徑為10-50納米的可自然形成發射光的納米孔，在納米孔上固著具有特異識別功能的活性物質。
2.根據權利要求1所述的自發光生物芯片，其特征是所述的活性物質是CK-MB抗體、β-內酰胺酶或外源凝集素。
專利摘要本實用新型提供一種自發光生物芯片，解決了須添標記物帶來的制作或檢測工藝復雜、技術要求高，成本昂貴等問題。技術方案是在載體硅片上開有10－50納米的納米孔，其可自然形成發射光，在納米孔上固著具有特異識別功能的活性物質，納米孔仍然具有發射光；當與被測物接觸時，其光強變化，以此檢測被測物的濃度。所述的活性物質是CK－MB抗體、β－內酰胺酶或外源凝集素。運用與被測物反應時其光強變化直接檢測濃度，使檢測便捷、適于個人和現場的快速檢測；與現有的技術相比，成本低廉，工藝簡單，操作簡便，質量易控，便于工業化實施推廣。使用上沒有特別的約束，可廣泛用于工業、醫藥、環保及食品等多種領域。
文檔編號G01N33/50GK2884187SQ20052012293
公開日2007年3月28日 申請日期2005年11月2日 優先權日2005年11月2日
發明者張娟琨, 賈士儒, 許增樸, 于德敏, 林永賢, 蘇建宇, 宋詩瑩 申請人:天津科技大學