一种QCM晶片的表面修饰方法与流程

本发明属于生物传感器技术领域，特别涉及一种qcm晶片的表面修饰方法。

背景技术：

生物传感器是食品检测领域中一种重要的工具，它通过将生物识别元件和信号转换元件结合，实现对目标物成分的分析和监测，具有选择性好、无需试剂、操作简便、可重复使用及在线分析等优点。近年来，各种基于不同原理的生物传感器被开发并用于食品中有害成分的检测，其中，一种利用免疫原理和石英晶体微天平(quartzcrystalmicrobalance，qcm)相结合的技术受到了广泛的关注。

qcm利用了石英晶体的压电效应，将石英晶体电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，其测量精度可达纳克级，通过将特定的酶或抗体固定在压电晶体表面，可以灵敏准确的检出食品中微量的残留，是一种非常高效的检测手段。现有的晶片材料在生物媒质中常常会出现生物质的非特异性附着、团聚、排斥等微观过程，导致振荡的能量、频率、相位发生变化并造成干扰，即所谓的质量测不准(missingmass)效应不良反应，影响了测量的精度。

因此，研发一种能够提高qcm晶片测量精度的qcm晶片的表面修饰方法是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高qcm晶片测量精度的qcm晶片的表面修饰方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种qcm晶片的表面修饰方法，其创新点在于：所述表面修饰方法包括如下步骤：

步骤1：将表面镀金的qcm晶片用含有0.5％-1.5％质量分数3-巯基丙酸乙酯的乙醇溶液浸润0.5-1.5h，再使用乙醇清洗表面并自然风干；

步骤2：用质量分数为0.4-0.6％的带有活性酯基团的光活性聚合物的乙醇溶液浸润步骤1处理后的qcm晶片，然后使用条形或网格形掩膜覆盖晶片表面，在波长为240-260nm的紫外光诱导下聚合物与晶片表面发生键合，形成阵列结构；

步骤3：使用无水乙醇和去离子水先后清洗步骤2处理后的qcm晶片表面，除去未反应键合的聚合物；

步骤4：在25±5℃下使用含有为0.05％-0.15％质量百分比抗体且ph为8.0-8.5的0.005-0.015mol/l缓冲溶液浸泡步骤3处理后的qcm晶片11-13h，然后使用去离子水清洗晶片，并将晶片在4±1℃下保存于ph＝7.0-8.0的0.01m缓冲溶液中备用。

进一步地，所述步骤2中带有活性酯基团的光活性聚合物的结构式为

进一步地，所述步骤2中条形掩膜的条带宽度为0.05-0.2mm，条带间距为0.05-0.2mm，网格形掩膜的网格宽度为0.05-0.2mm，网格间距为0.05-0.2mm。

本发明的优点在于：

(1)本发明qcm晶片的表面修饰方法，通过光诱导枝接技术在qcm晶片表面制备具有一定图形结构的聚合物薄膜，并进一步将抗体分子枝接与薄膜表面，形成能够通过抗体-抗原反应捕获特定生物分子的“天线”阵列，灵敏度高；

(2)本发明qcm晶片的表面修饰方法，其中，该方法中的聚合物薄膜具有良好的生物相容性，其亲水结构能够抑制蛋白、核酸等分子的非特异性吸附，提高晶片测量的准确度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明qcm晶片的表面修饰方法中x射线光电子能谱(xps)检验晶片表面的元素构成的峰谱图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例qcm晶片的表面修饰方法，该表面修饰方法包括如下步骤：

步骤1：配制50ml含有质量百分比为1％的3-巯基丙酸乙酯的乙醇溶液，将12片表面镀金的qcm晶片分别放入12孔培养板中，每个孔加入3ml上述溶液，浸泡1h后移除溶液，再使用质量百分比为95％的乙醇清洗晶片表面后待其自然风干；

步骤2：配制20ml聚合物a的质量百分比为0.5％的乙醇溶液，其中聚合物a的结构式为

将步骤1处理后的qcm晶片置于载玻片上，滴加聚合物的乙醇溶液至完全覆盖晶片表面，使用网格宽度和间距均为0.1mm的掩膜覆盖晶片表面，使用功率为60mw波长为250nm的紫外光照射1分钟，使聚合物与晶片表面发生键合，形成阵列结构；

步骤3：使用无水乙醇和去离子水先后清洗步骤2处理后的qcm晶片表面，除去未反应键合的聚合物；

步骤4：配制20ml含有为0.1％质量百分比的麻痹性贝类毒素(psp)抗体且ph为8.0-8.5的0.01mol/l磷酸缓冲溶液，在步骤2处理后的晶片上滴加溶液至完全覆盖表面，将晶片密封并在25℃下放置12h，使用去离子水清洗晶片，并将晶片在4℃下保存于ph＝7.0的0.01m缓冲溶液中备用。

通过x射线光电子能谱(xps)检验本实施例制备的晶片表面的元素构成，如图1所示，枝接有聚合物的晶片表面可以检测到n1s位于的400.1ev和403.0ev峰，分别来源于聚合物中的叠氮基团和吡咯环，而枝接有抗体的晶片表面则可以检测到抗体中胺基位于401.0ev处的峰。该结果验证了通过该发明的技术可成功实现聚合物薄膜的制备和抗体的枝接。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种QCM晶片的表面修饰方法，将表面镀金的QCM晶片用3‑巯基丙酸乙酯的乙醇溶液浸润，使用乙醇清洗表面并自然风干；用带有活性酯基团的光活性聚合物溶液浸润处理后的QCM晶片，使用条形或网格形掩膜覆盖晶片表面，在紫外光诱导下聚合物与晶片表面发生键合，形成阵列结构；使用无水乙醇和去离子水先后清洗晶片表面，除去未反应键合的聚合物；使用含有为抗体的缓冲溶液浸泡晶片，使用去离子水清洗晶片，并将晶片保存于缓冲溶液中备用。本发明的优点在于：通过光诱导枝接技术在QCM晶片表面制备具有一定图形结构的聚合物薄膜，并进一步将抗体分子枝接与薄膜表面，形成能够通过抗体‑抗原反应捕获特定生物分子的“天线”阵列，灵敏度高。

技术研发人员：陈刚;邵彪;李子寅;王彦军
受保护的技术使用者：南通市产品质量监督检验所
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2019.04.02