CN108169181A - 一种光学生物晶片制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学生物晶片及其制备方法。该生物传感器，包括：基板单元，纳米粒子单元，测试单元，其特征在于：所述纳米粒子单元形成于所述基板表面，其中，是先在所述基板表面沉积至少一层金属薄膜，再将其进行激光辐照处理，以使所述金属薄膜熔融缩收而形成所述结合在该基板表面的金属纳米粒子。由此，可以获得纳米粒子与基板相结合的稳定性、纳米粒子的均匀性以及制备方法的重现性良好的生物晶片。该生物晶片还具备检测灵敏、快速、便捷等优点。

Description

一种光学生物晶片制备方法

技术领域

本发明涉及生化检测领域，具体地，本发明涉及一种光学生物晶片及其制备方法。

背景技术

基于LSPR效应的生物晶片，其检测原理主要是基于纳米粒子的局域表面等离子共振效应(Localized Surface Plasmon Resonance，简称LSPR效应)。LSPR效应是指当光线入射到由贵金属构成的纳米粒子上时，如果入射光子频率与贵金属纳米粒子传导电子的整体振动频率相匹配时，纳米粒子会对光子能量产生很强的吸收作用，如果入射光是复色光，就会出现LSPR吸收峰，即发生LSPR效应。

具体的，该类生物晶片是将金属纳米粒子固定在基板上，然后再修饰生物分子，根据检测修饰前后金属纳米粒子的LSPR效应的光学信号变化来判断生物分子的结合，以达到检测目的，此类生物晶片可以做到检测时无需标记，并且是无污染、实时、快速、高灵敏度的检测，应用于不同领域的检测。而目前，对生物晶片及其制备方法还未有成熟的设备和工艺，因此有必要对生物晶片及其制备方法进行开发研究，而其中纳米粒子的制备是关键步骤。

金属纳米粒子的合成通常利用液相化学反应方法，化学合成的金属纳米粒子溶液通过牛血清蛋白等修饰物对玻璃基板的亲和力固定在玻璃上，然而，单靠亲和力固定，存在稳定性差的问题，不利于长期保存。

现在也有研究用物理方法在玻璃上固定金属纳米粒子，如在玻璃基板上镀膜后，然后对玻璃基板高温煅烧，但由于高温煅烧升降温过程较长，金粒子易团聚，效率也低。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

对于生物晶片，其主要作用部件为金属纳米粒子，金属纳米粒子的质量影响着生物晶片的测试效果。目前的一些生物晶片，要么是金属纳米粒子与基板结合力不够，影响检测灵敏度，要么是测试过程中需要参比试样，检测操作繁琐。同时，对于生物晶片的制备，前期制备出稳定的、均匀的、能与基板紧密结合的金属纳米粒子是关键步骤。目前制备生物晶片的方法中，对于制备金属纳米粒子的方法，要么是得到的纳米粒子稳定性不足，要么是纳米粒子与基板的结合度不够，要么是对制备设备要求较高，要么是生产效率过低，或者是具备多种不足之处。

为解决上述问题，本发明光学生物晶片的制备方法，包括：

a)提供一基板，在所述基板上沉积金属薄膜；

b)将所述基板置于网带炉中，在预定保护气氛、预定温度下进行激光辐照处理，使金属薄膜熔融为金属纳米粒子，成为纳米粒子单元；

c)在所述基板表面修饰检测粒子成为测试单元。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤a)中，所述在沉积的方法是磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发中的任一种或几种。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤a)中，所述沉积金属薄膜为先沉积一层铬，再沉积一层金、银或金银合金。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤b)中，将所述基板进行激光辐照处理前，还包括步骤：

预热：对基板在预定温度下进行预热预定时间，所述预热温度为50℃-300℃，预热时间为30s-150s。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤b)中，所述激光辐照是在大气条件下、真空条件下或惰性气体保护下进行。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤b)中，所述激光辐照的波长为10600nm、1064nm、248nm、193nm中的任一种。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤b)中，所述激光辐照的激光器为CO₂激光器、光纤激光器、Nd：YAG激光器、准分子激光器中的任一种，所述激光辐照的运行模式为连续模式或脉冲模式。根据本发明的一些实施方式，所述准分子激光器为KrF准分子激光器和ArF准分子激光器。

根据本发明的一些实施方式，所述激光采用的光斑形状为圆形或线型；所述激光的圆形光斑直径0.2mm～5mm，所述线型光斑宽度为0.03mm～5mm。

根据本发明的一些实施方式，所述激光移动的速度相对于基板为500mm/s～4000mm/s，激光运动轨迹为直线。

根据本发明的一些实施方式，所述激光与基板两者之间角度为任意角度。作为一种优选的方案，所述激光与基板两者之间角度为45°、60°、90°中的任一种。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤c)中，在所述基板表面修饰前，还包括步骤：

表面处理：将所述金属纳米粒子进行表面处理，成为纳米粒子单元。

根据本发明的一些实施方式，所述表面处理是将基板置于等离子设备中，通入惰性保护气氛，加气压，加射频电压，进行表面处理。

根据本发明的一些实施方式，所述表面处理惰性保护气氛为氮气、氩气或其组合，所述气压为50Pa～150Pa；所述射频电压为5W～15W；所述表面处理的时间为2min～10min。

根据本发明的一些实施方式，在所述步骤c)中，所述修饰是将所述基板浸泡于含有所述检测粒子的溶液中，使所述检测粒子结合于所述基板表面。

本发明的制备方法设备简单，容易操作，且制造效率高，利于工业化生产。

本发明的制备方法所得的生物晶片结构稳定，纳米粒子与基板结合牢固，不易脱落。

本发明的制备方法的纳米粒子经过表面处理，不仅能清除纳米粒子的表面杂质，而且能够提高后续修饰测试单元的结合力。

附图说明

图1显示了根据本发明实施例的生物晶片结构示意图。

图2显示了根据本发明实施例的生物晶片的制备方法示意图。

图3显示了根据本发明实施例的生物晶片的制备方法流程图。

图4显示了根据本发明实施例1经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。

图5显示了根据本发明实施例2经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。

图6显示了根据本发明实施例3经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。

图7显示了根据本发明实施例4经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。

图8显示了根据本发明实施例5经过实施例6和实施例7修饰后的光吸收图谱。

附图标记：基板单元100、纳米粒子单元200、测试单元300、待测物400；金属薄膜201、金属纳米粒子202、激光500。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备光学生物晶片。根据本发明的实施例，该生物晶片包括基板单元100、纳米粒子单元200和测试单元300。

基板单元100包括基板，是为了后续制备纳米粒子提供支撑作用。本生物晶片的检测手段是基于光学测试，因此要求基板必须要有透光性能，以便于检测吸收光谱的变化。根据本发明的实施例，要求基板透光率大于75％。

所述基板材质为玻璃、石英、透明陶瓷或聚合物。人们根据需要，选择不同材料制作基板，只要透光率满足大于75％即可。例如，在一些实施例中，基板为玻璃，取材方便，价格低廉。在一些实施例中，基板材料为石英玻璃，透光率高，硬度高。在一些实施例中，基板材料为云母片或透明陶瓷，性质稳定，不易变形。

纳米粒子单元200形成于所述基板表面，其中，是先在所述基板表面沉积至少一层金属薄膜201，再将其进行激光辐照处理，以使所述金属薄膜201熔融缩收而形成所述结合在该基板表面的金属纳米粒子202，成为纳米粒子单元200。

在基板上形成纳米粒子后，由于纳米粒子的LSPR效应，当有光透过基板时，在特定的位置会有消光强度的变化，而此变化也会受到纳米粒子的材质、大小、形状、粒子间距以及周围环境的介电常数等因素影响。因此，纳米粒子与基板相结合的稳定性、纳米粒子的均匀性以及制备方法的重现性，将影响到生物晶片的检测稳定性和检测灵敏度。本发明所得到的金属纳米粒子202具有很好的稳定性和均匀性，因激光辐照的高温下，基板表面、金属薄膜201会受热而变为熔融状态，此时金属粒子会扩散渗入到基板表面，同时，金属薄膜201也会因熔融缩收和表面张力的作用而形成球形的纳米粒子，由此，形成了与基板表面紧密结合且均匀分布的金属纳米粒子202。

根据本发明的一些实施方式，所述金属薄膜201为金、银、铬或其组合。以得到更稳定的金属纳米粒子202。

根据本发明的一些实施方式，不同层的金属薄膜201是一样的材料。根据本发明的一些实施方式，不同层的金属薄膜201为不一样的材料。

根据本发明的一些实施方式，所述金属薄膜201为至少一层，与基板接触的底层为铬，上层沉积金、银或其组合。经过激光辐照处理后，在基板表面的金属薄膜201成变化为相间隔的球形的金属纳米粒子202。底层为铬金属薄膜201，使形成的金属纳米粒子202与基板之间具有更好的结合力。是由于铬更容易达到熔融状态，使部分铬离子渗透入基板中，形成更牢固的结合。

根据本发明的一些实施方式，所述金属薄膜201厚度为1-20nm。薄膜的厚度决定着后续得到的纳米粒子的粒径，发明人通过大量的实验得知，薄膜厚度与金属纳米粒子202的粒径成正比关系，但当薄膜厚度过薄或过厚都不利用缩收得到纳米粒子。

测试单元300修饰在所述基板表面，并位于所述金属纳米粒子202的间隔之间。所述测试单元300包括多数个检测粒子，在检测时用以捕获待测物400。所述测试单元300的检测粒子与待测物400形成专一性结合。换句话说，即特定的检测粒子和特定的待测物400相结合，根据需要待测物400的不同选择合适的检测粒子，使测试单元300能达到定性检测的效果。

具体的，在设置了纳米粒子的基板上修饰上测试单元300，即可称之为生物晶片。由于纳米粒子的LSPR效应，在纳米粒子单元200的间隔间修饰上测试单元300后，同样的在特定的位置会有消光强度的变化，在进一步捕获待测物400后，生物晶片的消光波长和消光强度会发生变化，人们即可根据消光波长和消光强度的变化来判断是否含有待测物400。

本发明第二方面提出了一种光学生物晶片的制备方法，包括以下步骤：

S100：提供一基板100，在所述基板上沉积金属薄膜201；

根据本发明的一些实施方式，在该步骤中，所述在沉积的方法是磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发或其组合。在一些实施方式中，金属薄膜201是通过磁控溅射方法得到的，以便更好更均匀的形成于基板上，并能控制预定的金属薄膜201厚度。

根据本发明的一些实施方式，在该步骤中，所述沉积金属薄膜201为先沉积一层铬，再沉积一层金、银或金银合金。经过激光辐照处理后，在基板表面的金属薄膜201成变化为相间隔的球形的金属纳米粒子202。底层为铬金属薄膜201，使形成的金属纳米粒子202与基板之间具有更好的结合力。是由于铬更容易达到熔融状态，使部分铬离子渗透入基板中，形成更牢固的结合。

S200：将所述基板进行激光辐照处理，使金属薄膜201熔融为金属纳米粒子202，成为纳米粒子单元200；

所述激光辐照处理，是利用激光器发射出高热量的激光500，当激光500扫射到基板表面时，使金属薄膜201在高温下熔融，并收缩形成金属纳米粒子202，进而使基板部分表面露出。所述金属纳米粒子202的粒径会随着金属薄膜201的厚度的增加而增加，即可以通过控制制备的金属薄膜201的厚度来调节金属纳米粒子202的粒径，得到预定粒径的金属纳米粒子202，以便得到更高的检测灵敏度。同样的，也可以通过控制激光辐照的间隔来调节金属纳米粒子202的粒径，得到预定粒径的金属纳米粒子202，以便得到更高的检测灵敏度。更进一步的，经过激光辐照处理，不仅能使金属薄膜201变化为金属纳米粒子202，而且由于激光的高温，基板也会发生熔融现象，从而使金属薄膜201与基板熔融下结合，还可使金属纳米粒子202部分嵌入基板，固定金属纳米粒子202，使金属纳米粒子202与基板能牢固结合一起，提高金属纳米粒子202应用的稳定性。

所述激光辐照的激光通过激光器产生，根据本发明的一些实施方式，所述激光器为CO₂激光器、Nd：YAG激光器和准分子激光器中的任一种。根据本发明的一些实施方式，所述激光辐照的运行模式为连续模式或脉冲模式。本发明利用激光能量大、具有瞬时加热、快速冷却的特点，通过激光辐照快速处理制备金属纳米粒子202，因此，只要激光器发生的激光能在短时间内产生高温，就能使金属薄膜201熔融而收缩成金属纳米粒子202，从而满足需求。换句话说，只要发生的激光能在短时间内产生高温，人们可以根据需要而选择不同类型的激光器及选择不同的运行模式。

与现有的生物晶片的制备方法相比，本发明使用激光辐照处理，可以快速使金属薄膜201熔融而收缩为金属纳米粒子202。如使用常规的加热设备进行热处理，一般需要经过升温程序、保温程序、降温程序来完成整个热处理过程。而本发明采用了激光辐照处理，只需要短短几秒钟时间即可完成常规的热处理过程，缩短了生产时间，大大的提高了生产效率。

根据本发明的一些实施方式，在该步骤前，还包括预热处理。所述预热处理是对基板在预定温度下进行预热预定时间，所述预热温度为50℃-300℃，预热时间为30s-150s。通过预热处理可以使金属薄膜201更均匀，从而使激光辐照处理后得到的金属纳米粒子202与基板的结合更稳定，以及得到的金属纳米粒子202粒径更均匀。

S300：在所述基板表面修饰检测粒子成为测试单元300。

根据本发明的一些实施方式，在该步骤中，所述检测粒子是指能与待测物400特异性结合的探针分子，如多肽、蛋白质、寡聚糖、脂类等，更具体的为阿达木单抗(TNF-a)、兔抗HCP抗体、羊抗兔带HRP的抗体、人IgG、甲胎蛋白、生物素、链霉亲和素等。

根据本发明的一些实施方式，在该步骤中，所述修饰是在基板表面修饰检测粒子以形成测试单元300，进而制备成为光学生物感测器成品。具体的，是将所述基板在预定温度下浸泡于含有所述检测粒子的溶液中，经过预定时间后，使所述检测粒子结合于所述基板表面。

根据本发明的一些实施方式，在该步骤中，所述检测粒子的修饰，是根据待测物400的类型，选择能与待测物400形成专一性结合的检测粒子。为了使检测粒子能更好的修饰于所述基板表面，还可以先在基板表面修饰偶联剂。例如，当待测物400为卵白素时，可利用卵白素与生物素结合的专一性，采用生物素作为检测粒子，由于生物素无法直接与基板形成稳定结合，因此，可先利用较容易与基板结合又能与生物素形成结合键的3-氨丙基三甲氧基氧烷(APTMS)在该基板表面形成APTMS分子膜，再加入生物素，就能使生物素透过APTMS间接被修饰在基板表面的状态，使APTMS与生物素的结合体成为检测粒子，通过生物素与卵白素的专一性结合来测试是否由卵白素存在，因此，可利用该光学生物晶片来筛选卵白素。

根据本发明的一些实施方式，在步骤c)中，在所述基板表面修饰前，还包括步骤：

表面处理：将所述基板置于表面处理设备中，进行表面处理，成为纳米粒子单元200。

根据本发明的一些实施方式，在该步骤中，所述表面处理是等离子刻蚀。所述等离子刻蚀是将基板置于等离子设备中，通入保护气氛，加气压，加射频电压，进行表面处理。

根据本发明的一些实施方式，所述保护气氛为氮气、氩气或其组合；所述气压为50Pa～150Pa；所述射频电压为5W～15W；所述表面处理时间为2min～10min。

发明人经过研究发现，纳米金属粒子由于其比表面积较大，极易于吸附空气中的水汽、灰尘等杂质微粒，从而影响纳米粒子在后续修饰过程中与测试单元300的结合力，经过等离子刻蚀表面处理后的纳米粒子能克服此缺陷，并能使纳米粒子与测试单元300有更好的结合力，由此，可以制备出性能更优良的生物晶片。

另外，由于纳米粒子本身的性质，其表面容易吸附杂质微粒和/或在空气中容易被氧化，这就要求在制备纳米粒子后要及时的进行后续的修饰过程或者将金属纳米粒子202放在严格的条件下保存，以防止金属纳米粒子202被污染而影响生物晶片的检测效果。发明人经过深入研究发现，经过等离子表面刻蚀处理后的金属纳米粒子202可以有效的去除其表面的杂质微粒层和/或氧化层，由此，可以恢复或增加金属纳米粒子202在后续修饰步骤中与测试单元300的结合力，从而可以降低对金属纳米粒子202的保持条件的要求，只需要在修饰测试单元300前进行等离子刻蚀表面处理即可。

综上所述，本发明提供了一种生物晶片及其制备方法，生物晶片包括基板单元100、纳米粒子单元200以及测试单元300，纳米粒子单元200是对表面有金属薄膜201的基板进行激光辐照处理而形成，测试单元300是通过浸泡于含有检测粒子的溶液中而得到。总体来说，本发明提供生物晶片及其制备方法具备以下优点：

1、本生物晶片能简单、快速的定性检测待测物，通过吸附待测物前后的吸收峰强度的变化即可判断是否含有待测物，且检测灵敏度高，检测结果可靠有效。

2、本生物晶片应用范围广，测试单元可根据待测物的不同而选择不同的可与待测物形成专一性结合的检测粒子。

3、本发明的制备方法设备简单，容易操作，且制造效率高，利于工业化生产。

4、本发明的制备方法所得的生物晶片结构稳定，纳米粒子与基板结合牢固，不易脱落。

5、本发明的制备方法的纳米粒子经过表面处理，不仅能清除纳米粒子的表面杂质，而且能够提高后续修饰测试单元的结合力。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面进一步披露一些非限制实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明所使用的试剂均从市场上购得或者通过本发明所描述的方法制备而得。

本发明中，nm表示纳米，mm表示毫米，s表示秒，min表示分钟，h表示小时，g表示克，μg表示微克，mL表示毫升，W表示功率瓦特，Hz表示赫兹，mJ表示毫焦，mm/s表示毫米每秒。

本发明中APTMS为3-氨丙基三甲氧基氧烷，PBS为磷酸盐缓冲溶液。

本发明中，镀膜设备为喷镀机Q150T ES、Quorum Q150RS、SBC-12小型离子溅射仪、热蒸发设备为ANGSTROM NEXDEP400、磁控溅射镀膜系统JS4S-75G；等离子刻蚀设备为沈阳科仪PECVD-400A；金属粒子检测设备为Dimension Icon AFM。

基板镀膜和热处理：

实施例1

将透明玻璃清洗后，采用磁控溅射在其中一面溅射厚度为2nm的金膜。将镀好膜的玻璃片在50℃温度下预热150s，在大气条件下采用CO2激光器进行激光辐照，辐照条件为波长10600nm，功率为10W，圆形光斑直径为0.2mm，激光移动的速度为500mm/s，激光与样品表面的角度为45°，辐照完成后使用AFM检测粒径分布，结果见实验结果表格。

实施例2

将石英片清洗后，采用磁控溅射在其中一面溅射厚度为0.5nm的铬膜，然后再采用热蒸发法镀上5nm的金膜。将镀好膜的石英片在300℃温度下预热30s，在氮气惰性气体保护下采用Nd：YAG激光器进行激光辐照，辐照条件为波长1064nm，激光器功率为30W，脉冲频率为20Hz，直线型光斑宽度0.03mm，光斑长度为6.8mm，激光移动的速度为3000mm/s，激光与样品表面的角度为60°，辐照完成后使用AFM检测粒径分布，结果见实验结果表格。

实施例3

将透明陶瓷片清洗后，采用喷镀在其中一面喷镀厚度为0.5nm的镍膜，然后再采用磁控溅射镀上3nm的金银合金膜。在氩气惰性气体保护下采用KrF准分子激光器进行激光辐照，辐照条件为波长248nm，脉冲频率为30Hz，单脉冲能量为100mJ，圆形光斑直径5mm，激光移动的速度为2500mm/s，激光与样品表面的角度为90°，辐照完成后使用AFM检测粒径分布，结果见实验结果表格。

实施例4

将透明玻璃清洗后，采用热蒸发其中一面溅射厚度为10nm的金银合金膜。将镀好膜的玻璃片在250℃温度下预热60s，在真空度为0.01Pa下采用ArF准分子激光器进行激光辐照，辐照条件为波长193nm的，激光器的脉冲频率为10Hz，单脉冲能量为700mJ，圆形光斑直径为5mm，激光移动的速度为4000mm/s，激光与样品表面的角度为90°，辐照完成后使用AFM检测粒径分布，结果见实验结果表格。

实施例5

将透明玻璃清洗后，采用热蒸发在其中一面溅射厚度为3nm金膜。将镀好膜的玻璃片在200℃温度下预热90s，在大气条件下采用光纤激光器进行激光辐照，辐照条件为波长1064nm，功率为50W，调制频率为400k Hz，圆形光斑直径为5mm，激光移动的速度为2800mm/s，激光与样品表面的角度为90°，辐照完成后使用AFM检测粒径分布，结果见实验结果表格。

基板的表面处理：

将热处理后的玻璃基板进行表面处理：

(1)将基板置于等离子刻蚀设备中表面处理；

(2)将等离子刻蚀设备真空度抽至优于10^-2Pa；

(3)通入氮气，流量为30sccm，使腔室稳定在50-150Pa；

(4)将射频功率设置为5-15W；

(5)待起辉后处理2-10min。

基板的修饰：

实施例6

将经过激光处理后的玻璃片进行表面修饰：

(1)将基板浸泡在1％(体积分数)的APTMS/乙醇溶液放置于65℃烘箱内90min，然后用95％的无水乙醇清洗后氮气吹干；

(2)将基板浸泡在10％(体积分数)戊二醛/PBS溶液中放置于室温90min，然后用PBS溶液漂洗，再用去离子水漂洗后氮气吹干；

(3)将基板放入浓度为10μg/mL的生物素/PBS溶液37℃环境中2h，然后用PBS溶液冲洗，再用去离子水冲洗后氮气吹干。

实施例7

将经过激光处理后的玻璃片进行表面修饰：

(1)将基板浸泡在0.5％(体积分数)的APTMS/乙醇溶液放置于65℃烘箱内120min，然后用95％的无水乙醇清洗后氮气吹干；

(2)将基板浸泡在5％(体积分数)戊二醛/PBS溶液中放置于室温60min，然后用PBS溶液漂洗，再用去离子水漂洗后氮气吹干；

(3)将基板放入浓度为5μg/mL的鼠抗人IgG于4℃环境中24h，然后用PBS溶液冲洗，再用去离子水冲洗后氮气吹干。

实施例1-5的实验结果

本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明内。

Claims (10)

1.一种制备如权利要求1所述光学生物晶片的方法，其特征在于，包括：

a)镀膜：提供一基板，在所述基板上沉积金属薄膜层；

b)热处理：将所述基板进行激光辐照处理，使所述金属薄膜层熔融为金属纳米粒子，成为纳米粒子单元；

c)修饰：在所述基板表面修饰检测粒子成为测试单元。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤a)中，所述沉积金属薄膜层的方法是磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发中的任一种或几种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述沉积金属薄膜层为先沉积一层铬，再沉积一层金、银或金银合金。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤b)中，将所述基板进行激光辐照处理前，还包括步骤：

预热：对基板在预热温度下进行预热，所述预热温度为50℃-300℃，预热时间为30s-150s。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述激光辐照的波长为10600nm、1064nm、248nm、193nm中的任一种，所述激光采用的光斑形状为圆形或线型；所述激光的圆形光斑直径0.2mm～5mm，所述线型光斑宽度为0.03mm～5mm。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述激光辐照的激光器为CO₂激光器、光纤激光器、Nd：YAG激光器、准分子激光器中的任一种，所述激光辐照的运行模式为连续模式或脉冲模式，所述准分子激光器为KrF准分子激光器或ArF准分子激光器。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光移动的速度相对于基板为500mm/s～4000mm/s，激光运动轨迹为直线，所述激光与基板两者之间角度为任意角度，所述激光与基板两者之间角度为45°、60°、90°中的任一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤c)中，在所述基板表面修饰前，还包括步骤：

表面处理：将所述金属纳米粒子进行表面处理，成为纳米粒子单元。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述表面处理是将基板置于等离子设备中，通入惰性保护气氛，加气压，加射频电压，进行表面处理。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述表面处理惰性保护气氛为氮气、氩气或其组合，所述气压为50Pa～150Pa；所述射频电压为5W～15W；所述表面处理的时间为2min～10min。