CN110596064A - 一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，包含透明基体，所述透明基体的任意一侧设有纳米金属岛膜，纳米金属岛膜在微观上形貌为岛屿状分布，岛的尺度在微米以下，岛之间间距在微米以下，纳米金属岛膜上表面覆盖或者镀有一层用于提供化学保护和防止荧光淬灭的包覆层，包覆层的上方设有生物样本层，本发明即基于表面等离子体热效应分区加热的生物芯片利用了可以强吸收光能制热的纳米金属岛膜作为材料，在具有微纳尺度大小光斑的光源照射下，实现了发热区域小、热源局域性高、非接触式制热等特性。
Description
技术领域
本发明涉及生物芯片技术领域，具体是一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片。
背景技术
生物芯片，又称蛋白芯片或基因芯片，它们起源于DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA或其他样品分子（例如蛋白，因子或小分子）进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。
现有生物芯片的目的在于将生化反应集成在尽量小的区域内，但是同时又经常需要对不同分区腔体进行单独控温，在追求高集成度和分区加热之间存在不可避免的矛盾。利用电子方式加热可能受制于电子控温原件尺寸限制，而不能进一步提高集成度。
发明将内容
本发明将的目的在于提供一种表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明将提供如下技术方案：
一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，包含透明基体，所述透明基体的任意一侧设有纳米金属岛膜，纳米金属岛膜在微观上形貌为岛屿状分布，岛的尺度在微米以下，岛之间间距在微米以下，纳米金属岛膜上表面覆盖或者镀有一层用于提供化学保护和防止荧光淬灭的包覆层，包覆层的上方设有生物样本层。
作为本发明将的进一步技术方案：所述纳米金属岛膜由纳米金/银经过淬火制成。
作为本发明将的进一步技术方案：所述包覆层为二氧化硅层、有机玻璃pmma层或pdms 层中的一种。
作为本发明将的进一步技术方案：所述包覆层的厚度为10nm到50nm之间。
作为本发明将的进一步技术方案：透明基体为玻璃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明即基于表面等离子体热效应分区加热的生物芯片利用了可以强吸收光能制热的纳米金属岛膜作为材料，在具有微纳尺度大小光斑的光源照射下，实现了发热区域小、热源局域性高、非接触式制热等特性。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图2为纳米金属岛膜的岛状分部示意图。
图中：1-透明基体、2-包覆层、3-生物样本层。
具体实施方式
下面将结合本发明将实施例中的附图，对本发明将实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明将一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明将中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明将保护的范围。
实施例1：请参阅图1-2，一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，包含透明基体1，所述透明基体1的任意一侧设有纳米金属岛膜，纳米金属岛膜在微观上形貌为岛屿状分布，岛的尺度在微米以下，岛之间间距在微米以下，纳米金属岛膜上表面覆盖或者镀有一层用于提供化学保护和防止荧光淬灭的包覆层2，包覆层2的上方设有生物样本层3。纳米金属岛膜由纳米金/银经过淬火制成。包覆层2为二氧化硅层、有机玻璃pmma层或pdms层中的一种。包覆层2的厚度为10nm到50nm之间。
表面等离子体共振具有热效应，即在合适频率的照射光作用下，金属结构会产生强烈的光学共振，伴随着强烈的局域电磁场，此电磁场所局域的能量会产生热效应，导致场强所在范围内媒介的迅速升温。
在需要加热并荧光探测产生物的生化实验中，通常做法是利用电热元器件加热，照射光并收集生物样品的散射光。本发明通过集成可以发热的纳米金属岛膜，利用入射光在岛膜上产生的表面等离子体热效应进行生物样本加热，从而利用了入射光尺度可以压缩到很小以及表面等离子体热效应本身的热局域性强的特点，实现了分区加热；并将转化为热之外的透射光用作入射生物样品的探测光进行生物样品散射光探测，大大提高了集成度。
其中“复合结构”指的是有玻璃包覆层2的纳米金属岛膜结构，包覆层2的作用在于：1、保护纳米金属岛膜不被氧化等化学破坏，2、在生物样本和金属岛膜之间形成一定间距的隔离层，在一些需要探测荧光的检测中防止荧光淬灭。
实施例2，在实施例1的基础上，包覆层2的厚度为10nm到50nm之间，其尺寸为纳米级，并且能够防止生物样本的荧光被纳米金属岛膜淬灭吸收。
对于本领域技术人员而言，显然本发明将不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明将的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明将。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明将的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明将内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，包含透明基体（1），其特征在于，所述透明基体（1）的任意一侧设有纳米金属岛膜，纳米金属岛膜在微观上形貌为岛屿状分布，岛的尺度在微米以下，岛之间间距在微米以下，纳米金属岛膜上表面覆盖或者镀有一层用于提供化学保护和防止荧光淬灭的包覆层（2），包覆层（2）的上方设有生物样本层（3）。
2.根据权利要求1所述的一种表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，其特征在于，所述纳米金属岛膜由纳米金/银经过淬火制成。
3.根据权利要求1所述的一种表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，其特征在于，所述包覆层（2）为二氧化硅层、有机玻璃pmma层或pdms 层中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，其特征在于，所述包覆层（2）的厚度为10nm到50nm之间。
5.根据权利要求1所述的一种表面等离子体热效应分区加热的生物芯片，其特征在于，所述透明基体（1）为玻璃。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420307A (zh) * | 2022-11-04 | 2022-12-02 | 四川凌翔科技发展有限公司 | 一种实时自校准自诊断低温漂数据采集系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101305280A (zh) * | 2005-06-10 | 2008-11-12 | 吉卢比有限公司 | 诊断纳米传感器及其在医学中的用途 |
| CN101692469A (zh) * | 2009-10-15 | 2010-04-07 | 上海交通大学 | 太阳能电池中等离子体的增效方法 |
| CN102928381A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-02-13 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种提高表面增强红外吸收光谱的增强因子的方法 |
| KR20180000831A (ko) * | 2016-06-24 | 2018-01-04 | 한국과학기술원 | 플라즈몬 공명을 위한 합금 나노섬 형성 방법 |
| KR20180056082A (ko) * | 2016-11-18 | 2018-05-28 | 한국과학기술원 | 금속증강형광 복합나노구조체 및 이의 제조방법, 형광물질 검출방법 |
| CN108424843A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-21 | 厦门大学 | 一种界面分子信标传感器及其检测方法 |
| CN211402140U (zh) * | 2019-09-25 | 2020-09-01 | 宁波赫柏生物科技有限公司 | 一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片 |
-
2019
- 2019-09-25 CN CN201910909633.7A patent/CN110596064A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101305280A (zh) * | 2005-06-10 | 2008-11-12 | 吉卢比有限公司 | 诊断纳米传感器及其在医学中的用途 |
| CN101692469A (zh) * | 2009-10-15 | 2010-04-07 | 上海交通大学 | 太阳能电池中等离子体的增效方法 |
| CN102928381A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-02-13 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种提高表面增强红外吸收光谱的增强因子的方法 |
| KR20180000831A (ko) * | 2016-06-24 | 2018-01-04 | 한국과학기술원 | 플라즈몬 공명을 위한 합금 나노섬 형성 방법 |
| KR20180056082A (ko) * | 2016-11-18 | 2018-05-28 | 한국과학기술원 | 금속증강형광 복합나노구조체 및 이의 제조방법, 형광물질 검출방법 |
| CN108424843A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-21 | 厦门大学 | 一种界面分子信标传感器及其检测方法 |
| CN211402140U (zh) * | 2019-09-25 | 2020-09-01 | 宁波赫柏生物科技有限公司 | 一种利用表面等离子体热效应分区加热的生物芯片 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| QI HAO ET AL.: "Plasmon-induced broadband fluorescence enhancement on Al-Ag bimetallic substrates", 《SCIENTIFIC REPORTS》, vol. 6014, no. 4, 11 August 2014 (2014-08-11), pages 1 - 2 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420307A (zh) * | 2022-11-04 | 2022-12-02 | 四川凌翔科技发展有限公司 | 一种实时自校准自诊断低温漂数据采集系统 |
| CN115420307B (zh) * | 2022-11-04 | 2023-02-07 | 四川凌翔科技发展有限公司 | 一种实时自校准自诊断低温漂数据采集系统 |
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