CN101315330B - 表面等离子体共振成像金膜点微阵列的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种表面等离子体共振成像金膜点微阵列的制备方法。首先在3-氨基丙基三甲氧基硅烷修饰的玻璃片上自组装一层直径为2.5纳米的金胶纳米粒子单层作为催化模板。然后以透明胶片高精度打印的点阵阵列图样为掩模对上述金纳米粒子修饰的玻璃片进行光学刻蚀，制备出金纳米粒子的微阵列。最后采用无电镀金技术在纳米尺度范围内控制金纳米粒子点微阵列的均匀增长，从而构建所需的金膜点微阵列，微阵列中金点的大小和间距可方便地由掩模来控制，金点的厚度通过调节无电镀金的时间来控制。
Description
技术领域
本发明属于表面等离子体共振成像金膜点微阵列的制备方法。
背景技术
表面等离子体共振(SPR)成像技术是SPR方法结合电荷耦合器件(CCD)摄谱的一种快速高通量分析方法(Steiner G.，Anal.Bioanal.Chem.2004，379，328-331)。这种技术操作简单，并且可以同时测定成千上万个样品。因此，SPR成像技术已受到国内外的关注，并且已经被广泛用于研究生物分子相互作用。应用SPR成像技术分析生物分子相互作用的前提是制备出合格的样品点阵列。到目前为止，已报道的SPR图象分析所用的点阵构建方式主要有三种。第一种是在连续的金膜表面采用自组装单层膜的多步化学修饰和紫外光照射下的光敏化学基团刻蚀相结合来产生样品阵列(Robert M.Corn et al，J.Am.Chem.Soc.，1999，121，8044-8051)。第二种方法是首先构建PDMS的微流通道或微通道的交叉阵列，然后在这些微通道中检测分子相互作用(Hye Jin Lee et al，Anal.Chem.，2001，73，5525-5531)。当前较为常用的为第三种方法，即象DNA芯片构建方式那样采用自动点样机点样(Bassil N.et al.，Sens.Actuat.B，2003，94，313-323)，然后测定。但是在这些方法中，由于阵列间无样品的裸金膜有较大的SPR背景，或待分析生物样品在点阵列间的非特性吸附使得样品阵列边缘模糊，或微通道本身的构建复杂性及样品与微通道的疏水作用产生非特异性吸附，这些都给样品的检测带来了困难。如果金膜本身能制成微阵列，阵列间无样品的裸露表面为玻璃，它没有SPR响应及非特性吸附，上述限制则不难克服。
发明内容
为解决现有技术中SPR成像金膜微阵列具有较大的SPR背景、以及非特异性吸附等问题，本发明采用透明胶片高精度打印的方法制备掩模，然后利用光刻法制备金纳米粒子的微阵列，最后采用无电镀金技术制备出SPR成像金膜点微阵列。目的是提供SPR成像金膜点微阵列的制备方法。它是一种完全溶液基础上的制备SPR成像金膜点微阵列的方法。
本发明提供的表面等离子体共振成像金膜点微阵列的制备方法的步骤和条件如下：
(1)制备胶体金纳米粒子修饰的玻璃片
将清洗过的玻璃片浸泡在体积浓度为10％的氨基丙基三甲氧基硅烷的无水甲醇溶液中12小时，制备出氨基硅烷修饰的玻璃片，用甲醇溶液冲洗干净，然后将其浸泡到平均直径为2.5纳米的胶体金纳米粒子溶液中18小时，在其表面组装一层金纳米粒子，将其取出用氮气吹干，备用；
(2)光刻法制备金纳米粒子点微阵列修饰的玻璃片
把正性光刻胶旋涂于纳米金修饰的玻璃片表面，紫外光通过掩模曝光后，用碱液显影，之后，采用选择性化学刻蚀暴露出的金纳米粒子的点微阵列，通过在丙酮溶液中浸泡1小时除去未曝光的光胶层，用氮气吹干，得到金纳米粒子的微阵列；
(3)无电镀金制备表面等离子体共振成像金膜点微阵列
将步骤(2)制得的金纳米粒子微阵列的玻璃片浸入体积比为1∶40的0.4毫摩尔NH2OH·HCl和质量浓度为0.1％的HAuCl4的混合溶液中，在摇动的状态下无电镀，制备所需的表面等离子体共振成像金膜点微阵列；所述的金点的厚度可以通过控制无电镀金的时间来调节，在当前的工艺条件下每分钟在玻璃片上镀5纳米的金；无电镀金结束后，制备出的表面等离子体共振成像金膜点微阵列，用二次水冲洗干净，氮气吹干，并在室温条件下老化。
金点的大小和间距可方便地由掩模来控制，金点的厚度可以通过控制无电镀金的时间来调节，在当前的工艺条件下每分钟可以在玻璃片上镀5纳米的金。所制备出的SPR金膜微阵列由不连续的金点组成，因此可以避免SPR成像技术中连续金膜之间的背景干扰。
具体实施方式
实施例1：制备金点直径为1000μm的8×8SPR成像金膜点微阵列。
(1)制备胶体金纳米粒子修饰的玻璃片
所有玻璃器皿在使用前均用新配制的王水洗液清洗，然后用蒸馏水冲洗干净。用于制备SPR成像金膜点微阵列的玻璃片在使用前还要用铬酸洗液浸泡过夜，二次水冲洗；然后放入到新制备的Piranha溶液(3体积硫酸与1体积浓度为30％的过氧化氢的混合溶液)中在70摄氏度温浴20分钟，以除去表面的杂质。
玻璃片清洗完后，用去离子水和甲醇溶液冲洗；随后浸入到体积浓度为10％的3-氨基丙基三甲氧基硅烷的无水甲醇溶液中进行表面硅烷化修饰，12小时后取出玻片，用甲醇溶液冲洗干净。随后立即浸入到平均直径为2.5纳米的胶体金溶液液中18小时，进行金纳米粒子的组装，在其表面组装一层金纳米粒子，将其取出用氮气吹干，备用；
平均直径为2.5纳米的胶体金溶液制备如下：1毫升质量浓度为1％的HAuCl4·3H2O水溶液加入到100毫升水中，剧烈搅拌一分钟后，再加入1毫升质量比为1％的柠檬酸钠水溶液，混匀等待1分钟后，加入1毫升含质量比为0.075％的NaBH4和质量比为1％柠檬酸钠的水溶液，剧烈搅拌5分钟，然后在4摄氏度环境下贮存备用。
(2)光刻法制备金纳米粒子点微阵列修饰的玻璃片
在胶体金纳米粒子溶液中浸泡18小时后，将修饰有纳米金的玻璃片取出，二次水冲洗，氮气吹干。然后取4微升RZJ-390正性光刻胶均匀地涂布于上述制得的纳米金修饰的玻璃片表面(面积为1.8厘米×1.8厘米)，迅速放入旋涂仪中，于每分钟2000转的转速下操作2分钟，这样得到的光刻胶厚度为2μm。涂布时注意不能有气泡残留在光刻胶中，且涂布的均一程度将直接影响金纳米点微阵列的质量。将涂有光胶的玻璃片在100摄氏度烘箱中加热90秒钟，取出，冷却后，把图案化光学掩模(8×8点阵列，点的直径为1000μm)直接置于光胶层上，在超高压汞灯(300～460nm，7mW/cm2)照射下曝光100秒，长时间的曝光将使点阵列边缘光滑程度降低。然后浸入0.4％的NaOH溶液中显影120秒，则光学曝光处的光刻胶被溶解掉，暴露出纳米金修饰的玻璃片表面。显影后的玻璃片在130℃烘箱中加热120秒。用选择性的金刻蚀剂(王水3∶1盐酸∶硝酸)去掉暴露出的金纳米粒子。然后，将玻璃片用丙酮溶液浸泡1小时剥离未曝光的光刻胶，在玻璃片表面制备出金纳米粒子的点微阵列。
(3)无电镀金制备SPR成像金膜点微阵列
将上述修饰有金纳米粒子微阵列的玻璃片浸入到无电镀金液中，无电镀金液为0.15毫升0.4毫摩NH2OH·HCl和6毫升质量浓度为0.1％HAuCl4的混合溶液。在摇动的状态下进行湿法镀金。随着镀金时间的增长，可以观察到玻璃片表面出现金点的微阵列，而且金点微阵列的颜色逐渐从粉红、紫色到最终金色的变化。经过10分钟的生长可以制备出8×8金点微阵列，其中各金点的直径为1000μm，厚度为50纳米。根据已知的文献报道，50纳米后的金点具有较好的SPR信号。无电镀金结束后，制备出表面等离子体共振成像金膜点微阵列，用大量二次水冲洗干净，氮气吹干，并在室温条件下老化。
实施例2：制备金点直径为600μm的8×8SPR成像金膜点微阵列
(1)制备胶体金纳米粒子修饰的玻璃片
胶体金纳米粒子修饰的玻璃片制备方法与实施例1相同。
(2)光刻法制备金纳米粒子点微阵列修饰的玻璃片
光刻过程与实施例1基本相同，唯一的不同在于曝光时采用的图案化光学掩模点直径不同，本例中采用的掩模点直径为600μm。
(3)无电镀金制备SPR成像金膜点微阵列与实施例1相同。
实施例3：制备金点直径为300μm的8×8SPR成像金膜点微阵列
(1)制备胶体金纳米粒子修饰的玻璃片
胶体金纳米粒子修饰的玻璃片制备方法与实施例1相同。
(2)光刻法制备金纳米粒子点微阵列修饰的玻璃片
光刻过程与实施例1基本相同，唯一的不同在于曝光时采用的图案化光学掩模点直径不同，本例中采用的掩模点直径为300μm
(3)无电镀金制备SPR成像金膜点微阵列与实施例1相同。
Claims (1)
1.表面等离子体共振成像金膜点微阵列的制备方法，其特征在于步骤和条件如下：
(1)制备胶体金纳米粒子修饰的玻璃片
将清洗过的玻璃片浸泡在体积浓度为10％的氨基丙基三甲氧基硅烷的无水甲醇溶液中12小时，制备出氨基硅烷修饰的玻璃片，用甲醇溶液冲洗干净，然后将其浸泡到平均直径为2.5纳米的胶体金纳米粒子溶液中18小时，在其表面组装一层金纳米粒子，将其取出用氮气吹干，备用；
(2)光刻法制备金纳米粒子点微阵列修饰的玻璃片
把正性光刻胶旋涂于纳米金修饰的玻璃片表面，紫外光通过掩模曝光后，用碱液显影，之后，采用选择性化学刻蚀暴露出的金纳米粒子的点微阵列，通过在丙酮溶液中浸泡1小时除去未曝光的光胶层，用氮气吹干，得到金纳米粒子的微阵列；
(3)无电镀金制备表面等离子体共振成像金膜点微阵列
将步骤(2)制得的金纳米粒子微阵列的玻璃片浸入体积比为1∶40的0.4毫摩尔的NH2OH·HCl和质量浓度为0.1％的HAuCl4的混合溶液中，在摇动的状态下无电镀，制备所需的表面等离子体共振成像金膜点微阵列；所述的金点的厚度可以通过控制无电镀金的时间来调节，在当前的工艺条件下每分钟在玻璃片上镀5纳米的金；无电镀金结束后，制备出的表面等离子体共振成像金膜点微阵列，用二次水冲洗干净，氮气吹干，并在室温条件下老化。
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