CN108931503A - 一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，包括第一软胶层、第二软胶层、光源、有序LSPR传感器、微流控芯片及信号检测元件，所述第一软胶层设有若干第一安装孔，所述第一安装孔内装有光源，所述第一软胶层上依次装载有序LSPR传感器和微流控芯片，所述微流控芯片上铺设有第二软胶层，所述第二软胶层设有与第一安装孔位置相对应的第二安装孔，所述第二安装孔内装有信号检测元件。上述多指标检测器件可根据需要设定多个检测通道，便于实现对样本的多指标高通量检测，提高测试效率；此外，上述多指标检测器件仅需要简单的跟踪测试光强度即可，一旦检测标记物与样本结合，光强度便会发生变化，也就意味着检测光强度就可以测出样本含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测器件，特别是涉及一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标同时检测器件，可适用于药物研究、食品安全检测、疾病诊断、细胞标记、定点诊断及分子相互识别动力学研究等领域。
背景技术
目前在疾病诊断、食品安全及生物研究等领域均采用多指标综合评价安全及有效性，进而提高评价的准确性。而使用传感器进行各项指标的快速检测是评价的有效方法之一。市场上常规的传感器检测装置体积较大，在检测终端集成不便，难以满足移动医疗、远程监控和食品卫生源头监控的需求。此外，现有的传感器检测指标单一、检测效率低，检测通量不够。利用已有的生物芯片虽可实现高通量检测，但仍存在较多问题，如生物芯片设备制造成本高、检测过程需额外配设信号检测元件、操作步骤繁琐、不能对样本实时监测、数据精度低等。
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于局域表面等离子体共振（LocalizedSurface Plasmon Resonance, LSPR）传感的多指标检测器件。该检测器件可根据需要设定多通道检测，提高了生物检测的通量。此外，LSPR传感器和微流控芯片可进行成本低制造，有利于工业化生产和商用推广。本发明公开的检测器件集成度高、样品用量少、分析操作简单，检测过程无须标记、可实现连续监测，利于实现样品的自动化测量，具有比较广泛的应用价值。
发明内容
本发明提供了一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，该检测器件可根据需要设定多通道检测，实现了多指标同时检测，提高了检测效率；且整个检测过程操作简单，只需要跟踪测试光强度即可，一旦检测标记物与样本结合，光强度就会发生变化，通过检测光强度就可以测出样本含量。最重要的是，本发明公开的基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件集成度高，可对样本实现实时信号检测，无污染，受外界干扰因素较少，利于提高测试数据的准确率，具有强特异性及高效性等特点。
一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，包括第一软胶层、第二软胶层、光源、有序LSPR传感器、微流控芯片及信号检测元件，所述第一软胶层设有若干第一安装孔，所述第一安装孔内装有光源，所述第一软胶层上依次装载有序LSPR传感器和微流控芯片，所述微流控芯片上铺设有第二软胶层，所述第二软胶层设有与第一安装孔位置相对应的第二安装孔，所述第二安装孔内装有信号检测元件。
进一步的，所述有序LSPR传感器为纳米蘑菇头阵列LSPR传感器、纳米锥阵列LSPR传感器或纳米孔阵列LSPR传感器。
进一步的，所述信号检测元件为TFT光强检测器或PMT光强检测器。
进一步的，所述光源为LED光源或OLED光源。
一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，基于上述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，具体包括如下步骤：
S1、有序LSPR传感器的制备；
S2、微流控芯片的制备；
S3、光源、有序LSPR传感器、微流控芯片及信号检测元件的集成。
进一步的，所述步骤S1包括如下子步骤：
S11、通过纳米压痕技术和电化学刻蚀制备结构均一的铝纳米锥阵列母版；
S12、将聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体倒入母版，在70-90 ℃条件下固化25 min-35min 后剥离得到PDMS纳米弹性印章；
S13、将光敏树脂NOA61（Norland Optical Adhesive 61）溶液滴在PDMS纳米弹性印章，置于真空条件下10 h-14 h，随后暴露在紫外光条件下固化形成NOA纳米锥阵列；
S14、通过热蒸发沉积技术在NOA纳米锥阵列表面沉积厚度为45 nm-55 nm的金，得到有序LSPR传感器。
进一步的，所述步骤S2包括如下子步骤：
S21、在硅片上涂布合适厚度的光刻胶，并在固化后的光刻胶上覆盖掩膜板，随后利用紫外灯进行曝光；
S22、通过显影液刻蚀曝光好的光刻胶，得到矩阵排列的圆柱体；
S23、在步骤S22中得到的圆柱体上涂布适当厚度的PDMS，并置于70-90 ℃条件下固化8-12 min，随后剥离固化后的PDMS层得到PDMS穿孔巢阵列；
S24、将PDMS穿孔巢阵列与具有微流道的PDMS模块粘合，制得微流控芯片。
进一步的，步骤S23中所获PDMS孔巢阵列呈5×5矩阵排列或孔巢更多的矩形阵列。
进一步的，所述步骤S3包括如下子步骤：
S31、以软胶为材料制备第一软胶层和第二软胶层；
S32、在第一软胶层上开设若干第一安装孔，并在各第一安装孔内装入光源；
S33、在第二软胶层上开设与第一安装孔位置相对应的第二安装孔，并在第二安装孔内装入信号检测元件；
S34、在第一安装孔的上方装载有序LSPR传感器，同时将含有流体通道的微流控芯片铺设于有序LSPR传感器上面；
S35、将安装有信号检测元件的第二软胶层紧贴于微流控芯片表层，第一软胶层与第二软胶层紧密衔接后得到多指标检测器件。
进一步的，所述第一软胶层开设有4个第一安装孔，所述第二软胶层开设有4个与第一安装孔位置对应的第二安装孔。
本发明所起到的有益技术效果如下：
本发明公开的一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件可根据需要设定多个检测通道，便于实现对样本的多指标高通量检测，提高测试效率；此外，上述多指标检测器件仅需要简单的跟踪测试光强度即可，一旦检测标记物与样本结合，光强度便会发生变化，也就意味着检测光强度就可以测出样本含量。该多指标检测器件集成度高，可对样本实现实时的信号检测，检测过程简单，无污染，受外界干扰因素较少，灵敏度较高，利于提高测试数据的准确率，具有强特异性及高效性。
附图说明
图1为本发明有序LSPR传感器的结构示意图。
图2为本发明微流控芯片的结构示意图。
图3为本发明光源及信号检测元件的集成示意图。
图4为本发明基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件的结构示意图。
附图标记说明：
1-光源，2-第一软胶层，3-有序LSPR传感器，31-NOA纳米锥阵列，32-金或银，4-微流控芯片，5-信号检测元件，6-第二软胶层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。
实施例1：
如图3和图4所示，本实施例提供了一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，包括第一软胶层2、第二软胶层6、光源1、有序LSPR传感器3、微流控芯片4及信号检测元件5，所述第一软胶层2设有若干第一安装孔，所述第一安装孔内装有光源1，所述第一软胶层2上依次装载有序LSPR传感器3和微流控芯片4，所述微流控芯片4上铺设有第二软胶层6，所述第二软胶层6设有与第一安装孔位置相对应的第二安装孔，所述第二安装孔内装有信号检测元件5。 其中，所述光源1为LED光源或OLED光源,优选LED光源;所述信号检测元件5为TFT光强检测器或PMT光强检测器,优选TFT光强检测器，所述TFT光强检测器用于检测穿过有序LSPR传感器3、样本及微流控芯片4的光线强度。有序LSPR传感器可以为纳米蘑菇头阵列LSPR传感器、纳米锥阵列LSPR传感器或纳米孔阵列LSPR传感器,在本实施例中，所述有序LSPR传感器3为纳米蘑菇头阵列LSPR传感器，纳米蘑菇头阵列LSPR传感器的制造方法如下：（1）首先采用激光相干曝光技术制得金纳米蘑菇头阵列母版；（2）然后将PDMS预聚体混合液（弹性体和硬化剂的混合物的比例为4:1）倒在母版上，真空条件下脱气30分钟，随后置于80 ℃的烘箱中固化1 h，固化后的PDMS层从母版中剥离出来，用乙醇和去离子水超声清洗后，溶解残留的光刻胶柱，得到PDMS弹性纳米印章；（3）将NOA溶液滴在PDMS纳米弹性印章上， 当NOA溶液覆盖整个PDMS弹性纳米印章后即刻放入-20度冰箱冷藏15分钟，然后再置于室温下脱气30分钟，最后在15 W的紫外灯下固化5 min后剥离得到NOA纳米蘑菇头阵列；（4）在NOA纳米蘑菇头阵列表面连续热蒸发5 nm厚度的镍和110 nm厚度的金即可获得金纳米蘑菇头阵列LSPR传感器。
利用上述基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件进行样本检测时，首先需要将待测样本加入至微流控芯片4的样本小室内，同时开启位于第一软胶层2上的光源1以及位于第二软胶层6上的信号检测元件5，由信号检测元件5实时检测穿过有序LSPR传感器3、样本及微流控芯片4的光强度，并根据信号检测元件5接收到的光强度变化测算出样本含量。该多指标检测器件可根据需要设定多个检测通道，实现对样本的多个指标的同时检测，一定程度提高了检测效率，且整个检测过程仅需要简单的跟踪测试光强度即可，一旦检测标记物与样本结合，光强度便会发生变化，也就意味着检测光强度就可以测出样本含量，操作过程简单，受外界干扰因素较少，灵敏度较高，无污染，利于改善测试数据的准确率。
实施例2：
本实施提供了一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，基于实施例1中的一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，具体包括如下步骤：
S1、有序LSPR传感器3的制备；
S2、微流控芯片4的制备；
S3、光源1、有序LSPR传感器3、微流控芯片4及信号检测元件5的集成。
其中，所述步骤S1包括如下子步骤：
S11、通过纳米压痕技术和电化学刻蚀制备结构均一的铝纳米锥阵列母版；
S12、将聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体倒入母版，在70-90 ℃条件下固化25 min-35min 后剥离得到PDMS纳米弹性印章，本实施例中，固化温度优选80 ℃，固化时间优选30min；
S13、将光敏树脂NOA61溶液滴在PDMS纳米弹性印章，置于真空条件下10 h-14 h，优选12 h，随后暴露在紫外光条件下固化形成NOA纳米锥阵列31；
S14、通过热蒸发沉积技术在NOA纳米锥阵列31表面沉积厚度为45 nm-55 nm的金32，得到有序LSPR传感器3，如图1所示，本实施例中金32的沉积厚度优选50 nm。
所述步骤S2包括如下子步骤：
S21、在硅片上涂布合适厚度的光刻胶，并在固化后的光刻胶上覆盖掩膜板，随后利用紫外灯进行曝光；
S22、通过显影液刻蚀曝光好的光刻胶，得到矩阵排列的圆柱体；
S23、在步骤S22中得到的圆柱体上涂布适当厚度的PDMS，并置于70-90 ℃条件下固化8-12 min，随后剥离固化后的PDMS层得到PDMS穿孔巢阵列，本实施例中，固化温度优选80℃，固化时间优选10 min，且所获的PDMS孔巢阵列呈5×5矩阵排列,所述PDMS孔巢阵列也可以根据需要制成孔巢更多的矩形阵列；
S24、将PDMS穿孔巢阵列与具有微流道的PDMS模块粘合，制得微流控芯片4，如图2所示。
所述步骤S3包括如下子步骤：
S31、以软胶为材料制备第一软胶层2和第二软胶层6；
S32、在第一软胶层2上开设若干第一安装孔，并在各第一安装孔内装入光源1；
S33、在第二软胶层6上开设与第一安装孔位置相对应的第二安装孔，并在第二安装孔内装入信号检测元件5；
S34、在第一安装孔的上方装载有序LSPR传感器3，同时将含有流体通道的微流控芯片4铺设于有序LSPR传感器3上面；
S35、将安装有信号检测元件5的第二软胶层6紧贴于微流控芯片4表层，第一软胶层2与第二软胶层6紧密衔接后得到多指标检测器件。
实施例3：
本实施例与实施例2类似，进一步的，所述第一软胶层2开设有4个第一安装孔，所述第二软胶层6开设有4个与第一安装孔位置对应的第二安装孔，即所获得的多指标检测器件可以对样本的四个指标进行同时检测，不仅增加了检测通道，同时提高了生物检测的通量。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，其特征在于，包括第一软胶层（2）、第二软胶层（6）、光源（1）、有序LSPR传感器（3）、微流控芯片（4）及信号检测元件（5），所述第一软胶层（2）设有若干第一安装孔，所述第一安装孔内装有光源（1），所述第一软胶层（2）上依次装载有序LSPR传感器（3）和微流控芯片（4），所述微流控芯片（4）上铺设有第二软胶层（6），所述第二软胶层（6）设有与第一安装孔位置相对应的第二安装孔，所述第二安装孔内装有信号检测元件（5）。
2.如权利要求1所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，其特征在于，所述有序LSPR传感器（3）为纳米蘑菇头阵列LSPR传感器、纳米锥阵列LSPR传感器或纳米孔阵列LSPR传感器。
3.如权利要求1所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，其特征在于，所述信号检测元件（5）为TFT光强检测器或PMT光强检测器。
4.如权利要求1所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，其特征在于，所述光源（1）为LED光源或OLED光源。
5.一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，基于权利要求1-4所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件，其特征在于，包括如下步骤：
S1、有序LSPR传感器（3）的制备；
S2、微流控芯片（4）的制备；
S3、光源（1）、有序LSPR传感器（3）、微流控芯片（4）及信号检测元件（5）的集成。
6.如权利要求5所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下子步骤：
S11、通过纳米压痕技术和电化学刻蚀制备结构均一的铝纳米锥阵列母版；
S12、将聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体倒入母版，在70-90℃条件下固化25min-35min后剥离得到PDMS纳米弹性印章；
S13、将光敏树脂NOA61溶液滴在PDMS纳米弹性印章，置于真空条件下10h-14h，随后暴露在紫外光条件下固化形成NOA纳米锥阵列（31）；
S14、通过热蒸发沉积技术在NOA纳米锥阵列（31）表面沉积厚度为45 nm-55 nm的金（32），得到有序LSPR传感器（3）。
7.如权利要求5所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下子步骤：
S21、在硅片上涂布合适厚度的光刻胶，并在固化后的光刻胶上覆盖掩膜板，随后利用紫外灯进行曝光；
S22、通过显影液刻蚀曝光好的光刻胶，得到矩阵排列的圆柱体；
S23、在步骤S22中得到的圆柱体上涂布适当厚度的PDMS，并置于70-90℃条件下固化8-12min，随后剥离固化后的PDMS层得到PDMS穿孔巢阵列；
S24、将PDMS穿孔巢阵列与具有微流道的PDMS模块粘合，制得微流控芯片（4）。
8.如权利要求7所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，其特征在于，步骤S23中所获PDMS孔巢阵列呈5×5矩阵排列或孔巢更多的矩形阵列。
9.如权利要求5所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下子步骤：
S31、以软胶为材料制备第一软胶层（2）和第二软胶层（6）；
S32、在第一软胶层（2）上开设若干第一安装孔，并在各第一安装孔内装入光源（1）；
S33、在第二软胶层（6）上开设与第一安装孔位置相对应的第二安装孔，并在第二安装孔内装入信号检测元件（5）；
S34、在第一安装孔的上方装载有序LSPR传感器（3），同时将含有流体通道的微流控芯片（4）铺设于有序LSPR传感器（3）上面；
S35、将安装有信号检测元件（5）的第二软胶层（6）紧贴于微流控芯片（4）表层，第一软胶层（2）与第二软胶层（6）紧密衔接后得到多指标检测器件。
10.如权利要求9所述一种基于局域表面等离子体共振传感的多指标检测器件制备方法，其特征在于，所述第一软胶层（2）开设有4个第一安装孔，所述第二软胶层（6）开设有4个与第一安装孔位置对应的第二安装孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181204 |