CN104174445B - 用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面及其制备方法。将洁净的基片以恒定的速度于蜡烛火焰上方反复平移，在基片表面物理沉积得到一定厚度均匀分布的炭纳米层，以此为模板化学气相沉积二氧化硅，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构；高温煅烧去除炭核，从而得到均匀的具有微米厚度的空心纳米二氧化硅层；等离子体处理纳米二氧化硅表面后，采用单分子膜自组装法，在其表面修饰硅烷化试剂；再覆盖上圆形的光掩模板，采用光刻技术紫外光降解未覆盖区域的硅烷化试剂，得到用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。本发明超亲水微井利用其图案化的定点限域可控的优点，对极稀溶液微液滴具有良好的浓缩富集效果，可用于目标分子的实时痕量检测。

Description

用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面及其制备方法

技术领域

本发明属于纳米材料、功能材料和生物传感界面材料领域，涉及一种新型传感界面及其制作方法，特别涉及用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面及其制备方法，应用于实时痕量检测。

背景技术

界面材料的构筑一直是生物传感器研究的核心问题之一。近年来，科学家在传感界面材料的结构和性能调控等方面做了大量的工作，为生物传感器性能的提高奠定了基础。

在界面材料的结构方面，引入了纳米结构。纳米材料由于其具有大的比表面积、良好的化学稳定性和生物相容性、强吸附能力等特性，被广泛应用于生物传感器。

在界面材料的性能方面，着眼于表界面性质的基础研究。尤其是润湿性。固体表面的润湿性同时由其化学组成和几何结构共同控制。对界面材料进行合适的微纳尺寸构筑和低表面能的化学修饰可使其产生超疏水性。

然而，液滴在超疏水传感界面不稳定极易滚动，所以这种仅仅通过低表面能化学修饰构筑的单一超疏水纳米结构不易对目标微液滴实时跟踪，不易对目标分子实现定点可控的检测。另外如何降低检测限、提高灵敏度仍是微型生物传感技术一直面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于引入纳米结构，结合浸润性调控，利用超亲水/超疏水图案化定点限域可控的优点，构筑用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

本发明的再一目的在于提供一种成本低廉、制备简单快捷的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法。

本发明的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面，是将洁净的基片以恒定的速度于蜡烛火焰上方反复平移，在基片表面物理沉积得到一定厚度均匀分布的炭纳米层，以此为模板化学气相沉积二氧化硅，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构；高温煅烧去除炭核，从而得到均匀的具有微米厚度的空心纳米二氧化硅层；等离子体处理纳米二氧化硅表面后，采用单分子膜自组装法，在其表面修饰硅烷化试剂；再覆盖上圆形的光掩模板，采用光刻技术紫外光降解未覆盖区域的硅烷化试剂，该区域又恢复超亲水性，成为微井区域，被掩膜板覆盖的保护区域即微井周围仍然保持超疏水性，得到用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

所述的超亲水微井的形状、尺寸取决于光掩膜板的形状、尺寸；微井的深度即二氧化硅基底的厚度是5μm～15μm。

所述的作为超亲水微井的载体可选自耐高温(熔点>550℃)的基片，如透明的玻璃片、石英片等；不透明的硅片、铝片、陶瓷、铜片、铁片、钛片中的一种。

本发明的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面，微井区域是由纳米二氧化硅层构筑的超亲水区，微井周围的超疏水区是在纳米二氧化硅层表面修饰了低表面能硅烷化试剂，液滴在微井中被限域。本发明超亲水微井利用图案化定点限域可控的优点，具有对极稀溶液微液滴良好的浓缩富集效果，可用于实时痕量检测目标分子。

实验结果表明，本发明的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面对目标分子稀溶液微液滴具有良好的富集作用，可放大检测信号；而在洁净的普通平的基底上目标分子稀溶液微液滴会润湿铺展，信号很弱、无法准确检测。因此，可以利用超亲水微井对目标分子实现痕量检测，提高了检测的准确性。

本发明的的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面传感界面的制备方法包括以下步骤：

(1)清洗基片，氮气吹净，烘箱烘干，然后将基片以恒定的速度于稳定燃烧的蜡烛火焰上方反复平移，在基片表面物理沉积得到均匀分布的、具有一定厚度的炭纳米颗粒；将沉积好炭纳米颗粒的基片放入含硅化合物的气相沉积容器中，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构，高温煅烧去除炭核，从而得到均匀具有一定厚度的空心纳米二氧化硅基底。

(2)将步骤(1)得到的纳米二氧化硅基底等离子体处理后，采用单分子膜自组装法，在其表面修饰硅烷化试剂。

(3)将步骤(2)得到的由硅烷化试剂修饰的纳米二氧化硅基底用光掩模板覆盖，采用光刻技术紫外光降解未覆盖区域的硅烷化试剂，得到用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

所述的微井深度即二氧化硅层厚度是由炭纳米层厚度和含硅化合物沉积时间所控制的：炭纳米层厚度可根据蜡烛烟灰物理沉积时间，基片移动速度、次数调控；含硅化合物沉积时间为12h～48h。

所述的高温煅烧去除炭核优选温度是550℃(取决于根据权利要求书3所述中所用载体的熔点)，处理时间：1～3h；去除炭核后二氧化硅基底的厚度即微井的深度是5μm～15μm，此时纳米二氧化硅基底具有超亲水性，用静态接触角测量仪表征，SCA≈0°。

所述的采用单分子膜自组装法所修饰的硅烷化试剂选自易被紫外光降解的十八烷基三氯硅烷(OTS)、十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)中的一种；修饰后，纳米二氧化硅基底具有超疏水性。

所述的光掩膜板材料选自成本低廉的黑纸或可循环使用的金属片中的一种。

所述的光掩膜板可以制备成不同的形状，如三角形、四边形、圆、五角星等形状或者由不同形状组合的微流体通道，对于制备圆形光掩膜板的直径范围为100μm～3000μm，所得微井的孔径大小为100μm～3000μm。

所述的紫外光降解的时间为30min～2h，紫外光降解未被掩膜板覆盖区域的硅烷化试剂，该区域又恢复超亲水性，成为微丼区，用静态接触角测量仪表征，SCA≈0°；被掩膜板覆盖的保护区域(微井周围)仍然保持超疏水性。

本发明的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面具有原料易得、设备和工艺简单、成本低廉、操作简捷、制备过程无公害，环境友好，稳定性好等优点。便于实现产业化生产，在临床诊断实现高通量、多元化检测。本发明的超亲水微井传感界面本对目标分子极稀溶液微液滴具有良好的富集作用，特别对荧光分子、生物分子(DNA、MicroRNA、PSA、葡萄糖、蛋白质等)、重金属离子、PH、药物、病毒、细胞等均有良好的富集效果，扩大了检测范围、降低了检测限、提高了灵敏度。

附图说明

图1.本发明的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面示意图。

图2a.本发明实施例1制备的超亲水微井深度为11μm的纳米二氧化硅基底的正面扫描电子显微镜图片。

图2b.本发明实施例1制备的超亲水微井深度为11μm的纳米二氧化硅基底的侧面扫描电子显微镜图片。

图3a.本发明实施例1用超亲水微井对比普通平的玻璃片检测等体积等浓度罗丹明溶液的荧光强度。

图3b.本发明实施例3用超亲水微井对比普通平的硅片检测葡萄糖的颜色强度。

具体实施方式

实施例对本发明的技术方案进一步说明。

实施例1

(1)将2×1平方厘米的玻璃片在热的Piranha溶液(98％浓硫酸/30％双氧水，V/V＝7:3)中浸泡1h。冷却后，分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10分钟。最后用氮气吹净、干燥箱烘干；点燃蜡烛(新蜡烛要避免用蜡头，太短的蜡烛也不要用蜡尾)，待火焰稳定后，用镊子夹取干净玻璃片以恒定的速度(2cm/s)于稳定燃烧的火焰上方反复平移7次，玻璃表面将物理沉积一层均匀分布的厚度约为10微米的炭纳米颗粒。各取2毫升四乙氧基硅烷和2毫升氨水于5毫升的小烧杯，然后将沉积好炭纳米颗粒的玻璃片和两个小烧杯分别放入干燥器中，密封后将干燥器置于30℃烘箱，36h后取出玻璃片，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构，以550℃高温煅烧2h去除炭核，从而得到均匀的厚度约为11微米的空心纳米二氧化硅层。

(2)将步骤(1)得到的覆盖纳米二氧化硅层的玻璃片置于低温等离子体处理仪中，设置功率参数100W，处理时间180s。然后置于充分混合均匀的1％的体积浓度的十八烷基三氯硅烷(OTS)无水甲苯溶液中，在室温、避光、氮气环境下浸泡1h。取出后依次用甲苯、乙醇、去离子水清洗，用氮气吹干后置于120℃的干燥箱中，10min后取出，得到十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底(SiO2/OTS-SAM)。用静态接触角测量仪表征，测量结果表明，十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底具备超疏水性，SCA＝165.5±1.1°。

(3)将步骤(2)得到的十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底紫外光降解45min。用静态接触角测量仪表征，基底又恢复了超亲水性，SCA≈0°。

(4)按照步骤(3)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖刻有五角星、圆形、三角形、正方形图案的金属掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三氯硅烷单分子膜，45min后，得到相应形状的超亲水/超疏水图案。

(5)按照步骤(4)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖不同尺寸的圆形光掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三氯硅烷单分子膜，45min后，得到的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

(6)在步骤(5)得到的超亲水微井中滴加2μL极稀的罗丹明溶液，随着溶液不断蒸发浓缩，最终罗丹明荧光分子完全富集在超亲水微井区域，用Nikon倒置荧光显微镜拍下4倍时的荧光显微照片，并分析超亲水微井区的荧光强度。

作为对照组，取洁净普通玻璃片，同步骤(6)一样，滴加同浓度2μL极稀的罗丹明溶液，液滴铺展在玻润湿玻璃片，用Nikon倒置荧光显微镜拍下4倍时的荧光显微照片，并分析其荧光强度，(至少选取10个基片进行检测)。

实验结果表明，用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面对2μL极稀的罗丹明溶液的具有高效富集作用，荧光强度值很大，而对照组的普通玻璃片对液滴不具备限域富集作用，液滴铺展干涸后荧光强度极其微弱。

实施例2

(1)将2×1平方厘米的石英片在热的Piranha溶液(98％浓硫酸/30％双氧水，V/V＝7:3)中浸泡1h。冷却后，分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10分钟。最后用氮气吹净、干燥箱烘干；点燃蜡烛(新蜡烛要避免用蜡头，太短的蜡烛也不要用蜡尾)，待火焰稳定后，用镊子夹取干净石英片以恒定的速度(2cm/s)于稳定燃烧的火焰上方反复平移7次，石英片表面将物理沉积一层均匀分布的厚度约为10微米的炭纳米颗粒。各取2毫升四乙氧基硅烷和2毫升氨水于5毫升的小烧杯，然后将沉积好炭纳米颗粒的石英片和两个小烧杯分别放入干燥器中，密封后将干燥器置于30℃烘箱，48h后取出石英片，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构，以550℃高温煅烧3h去除炭核，从而得到均匀的厚度约为15微米的空心纳米二氧化硅层。

(2)将步骤(1)得到的覆盖纳米二氧化硅层的石英片置于低温等离子体处理仪中，设置功率参数100W，处理时间180s。然后置于充分混合均匀的1％的体积浓度的十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)无水甲苯溶液中，在室温、避光、氮气环境下浸泡1h。取出后依次用甲苯、乙醇、去离子水清洗，用氮气吹干后置于120℃的干燥箱中，10min后取出，得到十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底(SiO2/OTMS-SAM)。用静态接触角测量仪表征，测量结果表明，十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底具备超疏水性。

(3)将步骤(2)得到的十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底紫外光降解1h。用静态接触角测量仪表征，基底又恢复了超亲水性，SCA≈0°。

(4)按照步骤(3)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖刻有五角星、圆形、三角形、正方形图案的金属掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三甲氧基硅烷单分子膜，1h后，得到相应形状的超亲水/超疏水图案。

(5)按照步骤(4)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖不同尺寸的圆形光掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三甲氧基硅烷单分子膜，1h后，得到的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

(6)在步骤(5)得到的超亲水微井中滴加2μL极稀的罗丹明溶液，随着溶液不断蒸发浓缩，最终罗丹明荧光分子完全富集在超亲水微井区域，用Nikon倒置荧光显微镜拍下4倍时的荧光显微照片，并分析超亲水微井区的荧光强度(至少选取10个微井进行检测)。

作为对照组，取洁净普通石英片，同步骤(6)一样，滴加同浓度2μL极稀的罗丹明溶液，液滴铺展润湿石英片，用Nikon倒置荧光显微镜拍下4倍时的荧光显微照片，并分析基片的荧光强度(至少选取10个基片进行检测)。

实验结果表明，用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面对2μL极稀的罗丹明溶液的具有高效富集作用，荧光强度值很大，可以准确读取，提高检测的准确性。而对照组的普通石英片对液滴不具备限域富集作用，液滴铺展干涸后荧光强度极其微弱。

实施例3

(1)将2×1平方厘米的硅片在热的Piranha溶液(98％浓硫酸/30％双氧水，V/V＝7:3)中浸泡1h。冷却后，分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10分钟。最后用氮气吹净、干燥箱烘干；点燃蜡烛(新蜡烛要避免用蜡头，太短的蜡烛也不要用蜡尾)，待火焰稳定后，用镊子夹取干净硅片以恒定的速度(2cm/s)于稳定燃烧的火焰上方反复平移7次，硅片表面将物理沉积一层均匀分布的厚度约为10微米的炭纳米颗粒。各取2毫升四乙氧基硅烷和2毫升氨水于5毫升的小烧杯，然后将沉积好炭纳米颗粒的硅片和两个小烧杯分别放入干燥器中，密封后将干燥器置于30℃烘箱，12h后取出石英片，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构，以550℃高温煅烧1h去除炭核，从而得到均匀的厚度约为6微米的空心纳米二氧化硅层。

(2)将步骤(1)得到的覆盖纳米二氧化硅层的石英片置于低温等离子体处理仪中，设置功率参数100W，处理时间180s。然后置于充分混合均匀的1％的体积浓度的十八烷基三氯硅烷(OTS)无水甲苯溶液中，在室温、避光、氮气环境下浸泡1h。取出后依次用甲苯、乙醇、去离子水清洗，用氮气吹干后置于120℃的干燥箱中，10min后取出，得到十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底(SiO2/OTS-SAM)。用静态接触角测量仪表征，测量结果表明，十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底具备超疏水性。

(3)将步骤(2)得到的十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底紫外光降解35min。用静态接触角测量仪表征，基底又恢复了超亲水性，SCA≈0°。

(4)按照步骤(3)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖刻有五角星、圆形、三角形、正方形图案的黑纸掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三氯硅烷单分子膜，35min后，得到相应形状的超亲水/超疏水图案。

(5)按照步骤(4)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三氯硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖不同尺寸的圆形光掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三氯硅烷单分子膜，35min后，得到的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

(6)在步骤(5)得到的超亲水微井中滴加0.5μL的0.3mol/L碘化钾溶液和0.5μL的辣根过氧化物酶(HRP)与葡萄糖氧化酶(GOD)的混合溶液(按浓度比为15U/mL:15U/mL、体积比为1:5)，待溶液蒸发干、完全浓缩富集后在微井中滴加5μL葡萄糖稀溶液，液滴被限域，溶液不断蒸发浓缩，待反应稳定后，用色标仪读取基底的颜色强度(至少选取10个微井进行检测)。

作为对照组，取洁净普通硅片，同步骤(6)一样，滴加0.5μL的0.3mol/L碘化钾溶液和0.5μL的辣根过氧化物酶(HRP)与葡萄糖氧化酶(GOD)的混合溶液(按浓度比为15U/mL:15U/mL、体积比为1:5)，溶液润湿硅片，待铺展的溶液蒸发干后，滴加5μL同浓度的葡萄糖稀溶液，液滴铺展润湿硅片，待反应稳定后，用色标仪读取硅片基底的颜色强度(至少选取10个基片进行检测)。

实验结果表明，用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面对极稀的葡萄糖溶液具有定点限域高效富集作用，可以使试剂更加充分的反应，用色标仪检测颜色强度值很大，可以准确读取，提高检测的准确性。而对照组的普通硅片对液滴不具备限域富集作用，液滴铺展干涸后颜色强度极其微弱。

实施例4

(1)将2×1平方厘米的陶瓷片在热的Piranha溶液(98％浓硫酸/30％双氧水，V/V＝7:3)中浸泡1h。冷却后，分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10分钟。最后用氮气吹净、干燥箱烘干；点燃蜡烛(新蜡烛要避免用蜡头，太短的蜡烛也不要用蜡尾)，待火焰稳定后，用镊子夹取干净陶瓷片以恒定的速度(2cm/s)于稳定燃烧的火焰上方反复平移7次，硅片表面将物理沉积一层均匀分布的厚度约为10微米的炭纳米颗粒。各取2毫升四乙氧基硅烷和2毫升氨水于5毫升的小烧杯，然后将沉积好炭纳米颗粒的硅片和两个小烧杯分别放入干燥器中，密封后将干燥器置于30℃烘箱，24h后取出石英片，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构，以550℃高温煅烧1.5h去除炭核，从而得到均匀的厚度约为9微米的空心纳米二氧化硅层。

(2)将步骤(1)得到的覆盖纳米二氧化硅层的石英片置于低温等离子体处理仪中，设置功率参数100W，处理时间180s。然后置于充分混合均匀的1％的体积浓度的十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)无水甲苯溶液中，在室温、避光、氮气环境下浸泡1h。取出后依次用甲苯、乙醇、去离子水清洗，用氮气吹干后置于120℃的干燥箱中，10min后取出，得到十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底(SiO2/OTMS-SAM)。用静态接触角测量仪表征，测量结果表明，十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底具备超疏水性。

(3)将步骤(2)得到的十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底紫外光降解1.5h。用静态接触角测量仪表征，基底又恢复了超亲水性，SCA≈0°。

(4)按照步骤(3)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖刻有五角星、圆形、三角形、正方形图案的黑纸掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三甲氧基硅烷单分子膜，1.5h后，得到相应形状的超亲水/超疏水图案。

(5)按照步骤(4)的方法，将步骤(2)得到的超疏水十八烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅基底表面上覆盖不同尺寸的圆形光掩膜板，紫外光降解未覆盖区域的十八烷基三甲氧基硅烷单分子膜，1.5h后，得到的用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

(6)在步骤(5)得到的超亲水微井中滴加0.5μL的0.3mol/L碘化钾溶液和0.5μL的辣根过氧化物酶(HRP)与葡萄糖氧化酶(GOD)的混合溶液(按浓度比为15U/mL:15U/mL、体积比为1:5)，待溶液蒸发干、完全浓缩富集到微井中后，滴加5μL葡萄糖稀溶液，液滴被限域，溶液不断蒸发浓缩，待反应稳定后，用色标仪读取基底的颜色强度(至少选取10个微井进行检测)。

作为对照组，取洁净普通陶瓷片，同步骤(6)，滴加0.5μL的0.3mol/L碘化钾溶液和0.5μL的辣根过氧化物酶(HRP)与葡萄糖氧化酶(GOD)的混合溶液(按浓度比为15U/mL:15U/mL、体积比为1:5)，溶液润湿陶瓷片，待铺展的溶液蒸发干后，滴加5μL葡萄糖稀溶液，液滴铺展润湿陶瓷片，待反应稳定后，用色标仪读取陶瓷片基底的颜色强度(至少选取10个基片进行检测)。

实验结果表明，用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面对极稀的葡萄糖溶液具有定点限域高效富集作用，可以使试剂更加充分的反应，用色标仪检测颜色强度值很大，可以准确读取，提高检测的准确性。而对照组的普通陶瓷片对液滴不具备限域富集作用，液滴铺展干涸后颜色强度极其微弱。

Claims (7)

1.一种用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法，其特征是，所述的微井区域(1)是由纳米二氧化硅层构筑的超亲水区，微井周围(2)是在纳米二氧化硅层表面修饰低表面能硅烷化试剂后得到的的超疏水区，液滴在微井中被限域；微井的形状、尺寸取决于光掩膜板的形状、尺寸；微井的深度即二氧化硅基底的厚度是5μm～15μm；

作为超亲水微井的载体选自耐高温熔点>550℃的基片，为透明的玻璃片、石英片；不透明的硅片、陶瓷、铜片、铁片、铝片、钛片中的一种；

具体制备步骤如下：

(1)清洗基片，氮气吹净，烘箱烘干，然后将基片以恒定的速度于稳定燃烧的蜡烛火焰上方反复平移，在基片表面物理沉积得到均匀分布的、具有一定厚度的炭纳米颗粒；将沉积好炭纳米颗粒的基片放入含硅化合物的气相沉积容器中，得到二氧化硅包覆炭颗粒的纳米复合结构，高温煅烧去除炭核，从而得到均匀具有微米厚度的空心纳米二氧化硅基底；

(2)将步骤(1)得到的纳米二氧化硅基底等离子体处理后，采用单分子膜自组装法，在其表面修饰硅烷化试剂；

(3)将步骤(2)得到的由硅烷化试剂修饰的纳米二氧化硅基底用光掩模板覆盖，采用光刻技术紫外光降解未覆盖区域的硅烷化试剂，得到用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面。

2.根据权利要求1所述用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法，其特征是，所述的微井深度即二氧化硅层厚度是由炭纳米层厚度和含硅化合物沉积时间所控制的：炭纳米层厚度根据蜡烛烟灰物理沉积时间，基片移动速度、次数调控；含硅化合物沉积时间为12h～48h。

3.根据权利要求书1所述用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法，其特征是：所述的高温煅烧去除炭核温度取决于所用载体的熔点，处理时间：1～3h；去除炭核后二氧化硅基底的厚度即微井的深度是5μm～15μm，此时纳米二氧化硅基底具有超亲水性。

4.根据权利要求1所述用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法，其特征是：所述的采用单分子膜自组装法所修饰的硅烷化试剂选自易被紫外光降解的十八烷基三氯硅烷(OTS)、十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)中的一种；修饰后，纳米二氧化硅基底具有超疏水性。

5.根据权利要求1所述用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法，其特征是：所述的光掩膜板材料选自成本低廉的黑纸或可循环使用的金属片中的一种。

6.根据权利要求1所述用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法，其特征是：所述的光掩膜板可以制备三角形、四边形、圆、五角星形状或者由不同形状组合的微流体通道，对于制备圆形光掩膜板的直径范围为100μm～3000μm，所得微井的孔径大小为100μm～3000μm。

7.根据权利要求书1所述用于富集和痕量检测的超亲水微井传感界面的制备方法，其特征是：所述的紫外光降解的时间为0.5h～2h，紫外光降解未被掩膜板覆盖区域的硅烷化试剂，该区域又恢复超亲水性，被掩膜板覆盖的保护区域仍然保持超疏水性。