片置于lmL (3-疏基丙基）三甲氧基硅烷（(3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane)和26mL乙醇的混合溶液中氩气环境保护下静置24h。（3-疏基丙基） 三甲氧基硅烷的甲氧基（_〇CH 3)可以与二氧化硅表面的羟基相连，为了使两个化学基团 连接紧密，将上述溶液处理后的传感芯片置于真空干燥箱中70°C下2h进行脱醇反应，这 样（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷的甲氧基与二氧化硅表面将以化学键紧密连接。（3-巯 基丙基）三甲氧基硅烷的另一端为官能团巯基（-SH)可以与重金属离子或生物蛋白等物 质结合。检测Pb 2+的方法具体如下：首先，利用PDMS流道使水流过表面修饰了官能团-SH 的柱阵列传感芯片表面一段时间，然后测得反射光强随入射角度的变化，处理后得到反射 率与入射角度的关系，如图3所示。然后将入射角度固定到反射率角度谱上的共振角处 (61. 84° )，刚开始用水经过PDMS流道流过传感芯片表面10min，对于特异性检测Pb2+离 子，依次使浓度为〇. l、〇. 2、0. 5和1 y M的Pb (N03)2溶液流过修饰了 -SH的传感芯片表面各 20min，每次通入Pb (N03) 2溶液一段时间后都用水冲洗10min，并实时记录反射率的值，如图 3所示曲线1。随着Pb (N03) 2溶液的通入，反射率值明显变大，随着通入的Pb (NO 3) 2溶液的 浓度增大，反射率增加的速率也明显变大。
[0063] 应用例2
[0064] 未修饰官能团巯基的传感芯片检测重金属离子Pb2+离子
[0065] 按本发明实施例制作的未修饰官能团的传感芯片检测重金属离子Pb2+离子的方 法与特异性检测Pb 2+离子的方法类似，同样是先用水经PDMS流道流过传感芯片表面lOmin， 然后依次使浓度为〇. l、〇. 5、2、10和100 yM的Pb(N03)2溶液流过传感芯片表面各lOmin， 每次通入Pb (N03)2溶液一段时间后都用水冲洗lOmin，并实时记录反射率的值，如图3所示 曲线2。与图3中应用例1特异性检测Pb 2+离子的反射率变化曲线对比可得，未修饰官能 团的传感芯片表面吸附Pb2+离子导致反射率值的变化可以忽略。
[0066] 本发明的应用例1和应用例2可充分说明重金属离子Pb2+离子可以与官能团巯基 特异性结合。另外，也可说明此介孔二氧化硅纳米柱（管）阵列薄膜的光波导传感芯片可 以应用于重金属离子的特异性检测。
[0067] 本发明的实施例涉及在二氧化硅柱阵列表面修饰官能团并应用于特异性检测重 金属离子并不受限于上述方法，可以使用末端为其他官能团（例如氨基_NH 2)的烷基与二 氧化硅表面相连，来应用于重金属离子的检测。检测的离子也不限于此实施例，还可以检测 其他各种重金属离子（例如Au 3+、Ag+、Hg2+)。
[0068] 以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认 定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型， 而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种光波导传感芯片的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 将金膜基底浸入巯基硅烷的有机溶液中处理； (2) 将经步骤（1)处理后的金膜基底用酸溶液处理； (3) 将多孔的阳极氧化铝薄膜粘贴于经步骤（2)处理后的金膜表面； (4) 将经步骤（3)得到的粘贴于金膜表面的多孔的氧化铝膜浸入十六烷基三甲基溴化 铵（CTAB)、水、乙醇、浓氨水和正硅酸乙酯（TEOS)的混合溶液中，静置一段时间； (5) 将经步骤（4)得到的产品用酸性有机溶液处理以去除步骤（4)中的方法所制作出 的产品中的CTAB，步骤（5)为优选的而非必需的； (6) 将经前一步骤处理后的产品用酸溶液处理以去除多孔的氧化铝膜。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述金膜为通过磁控溅射 或蒸发镀膜的方法在玻璃基底表面镀一层厚度为40-50nm的金层，优选为40-45nm。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述的巯基硅烷的有机 溶液为（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷的有机溶液，该溶液的浓度为l-20mmol/L，优选为 15-20mmol/L ;有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮，优选溶剂为乙醇；金膜在溶液中浸泡的时间 为3h以上，优选为5-10h。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2)中，所述酸溶液为0. lmol/L的 HCl水溶液；金膜基底在溶液中浸泡时间为l-10h，优选为2-5h。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3)中，将多孔的阳极氧化铝薄 膜和经步骤（2)所得的金膜基底浸渍于丙酮与水的混合溶液中，丙酮与水的体积比可为 1: (1-2)，优选为 1:1 ; 待多孔的氧化铝薄膜覆盖到金膜基底上后，先常温下干燥12_48h，优选为24-30h，再 在真空干燥箱中100_130°C下干燥20min，优选温度为110-120°C。6. 根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在步骤（4)中，所用的混合溶 液中，乙醇：水：浓氨水（质量分数为25% ) :TE0S的体积比为（15-17):(33-35):(0.005- 0.01) : 0.04,优选体积比为15:35:0. 005:0. 04,每50mL混合溶液中添加（0.08-0. 12) g的 CTAB，优选为0. 08g ;静置温度为60-70 °C，优选为63-65 °C，静置时间为3-72h，优选为72h ; 优选将经混合溶液浸泡后的样品在l〇〇°C下干燥6-24h，更优选为8-12h。7. 根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在步骤（5)中，所用的酸性 有机溶液为HCl有机溶液，HCl的浓度为0. 05-0. 5mol/L，优选浓度为0. lmol/L，有机溶剂 选自甲醇、乙醇、丙酮，优选为乙醇，优选加以搅拌，优选搅拌速度为50-200r/min，更优选为 100r/min，搅拌时间为10_30min，优选为IOmin ; 优选地，步骤（5)重复至少三次。8. 根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在步骤（6)中，所用的酸溶液 为磷酸溶液，溶液中磷酸的质量分数为5-15%，优选为10-12%，浸泡处理12-48h，优选为 20-24h。9. 一种光波导传感芯片，其特征在于，是根据权利要求1至8任一项所述的方法制备的 基于纳米柱阵列薄膜的光波导传感芯片。10. -种光波导传感芯片的用途，其特征在于，将根据权利要求1至8任一项所述的方 法制备的基于纳米柱阵列薄膜的光波导传感芯片应用于非标记光学生物检测或重金属离 子检测。
【专利摘要】一种光波导传感芯片的制备方法，包括：将金膜基底浸入巯基硅烷的有机溶液中处理；将处理后的金膜基底用酸溶液处理；将多孔的阳极氧化铝薄膜粘贴于金膜表面；将粘贴于金膜表面的多孔的氧化铝膜浸入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、水、乙醇、浓氨水和正硅酸乙酯(TEOS)的混合溶液中，静置一段时间；将处理后的产品用酸溶液处理以去除多孔的氧化铝膜。一种光波导传感芯片及其用于非标记光学生物检测或重金属离子检测的用途，该光波导传感芯片是所述方法制备的基于纳米柱阵列薄膜的光波导传感芯片。该光波导传感芯片可用于进行高灵敏度的非标记光学生物检测或重金属离子检测。
【IPC分类】G01Q30/02
【公开号】CN104991088
【申请号】CN201510338950
【发明人】孙树清, 丁宇, 张亚飞
【申请人】清华大学深圳研究生院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月17日