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原文传递太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法

专利名称：	太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法
摘要：	一种太赫兹超材料生物传感器及其制备方法和检测方法，该生物传感器包括：衬底；设置在所述衬底上用于响应太赫兹波的超材料结构，其上设有若干检测区；以及识别单元，修饰在所述检测区上，用于识别不同标志物。本发明提供的太赫兹超材料生物传感器，采用的超材料是一种非对称的高Q值结构，对周围环境介质的变化响应灵敏度非常高，癌症标志物与超材料结构表面结合，导致其太赫兹透射光谱的红移，且癌症标志物浓度与峰位移动呈函数相关性。通过该标志物的检测浓度与太赫兹透射光谱对比曲线，可以实现对病人血清中的标志物浓度的检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院半导体研究所
发明人：	崔宁;关敏;徐梦轲;张杨;曾一平
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910922500.3
公开号：	CN110632291A
代理机构：	中科专利商标代理有限责任公司
代理人：	吴梦圆
分类号：	G01N33/531(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100083 北京市海淀区清华东路甲35号
主权项：	1.一种太赫兹超材料生物传感器，包括：衬底；设置在所述衬底上用于响应太赫兹波的超材料结构，其上设有若干检测区；以及识别单元，修饰在所述检测区上，用于识别不同标志物。 2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述超材料结构为四个方环阵列排布的谐振环周期性单元；所述方环阵列中的每个方环为开口方环或闭口方环；所述方环阵列中的每个方环包括单环、双环或三环；所述方环阵列中的每个方环的旋转角度为0-90°；所述方环阵列还包括栅，所述栅设置于所述方环阵列中方环与方环之间，或设置于所述方环内部。 3.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述超材料结构包括底层金属层和表面金属层；所述底层金属层采用的材料包括金、银、铜、钛、镍中的任一种或多种组合；所述超材料结构的表面金属层采用的材料为金；所述表面金属层的厚度为100-200nm；所述超材料结构的底层金属层和表面金属层的总厚度为0.1-2μm；所述底层金属层是通过电镀或磁控溅射的方法得到的；所述表面金属层是通过电子束蒸发的方法得到的。 4.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，每一个所述测试区修饰一种识别单元；所述测试区的形状为正方形或圆形。 5.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述识别单元包括癌胚抗原、糖蛋白抗原125、甲胎蛋白、糖蛋白抗原15-3、谷氨酰转肽酶同工酶II、糖蛋白抗原19-9、糖蛋白抗原42、microRNA4484、microRNA3646、microRNA探针中的任一种。 6.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述衬底包括石英、硅、砷化镓、聚酰亚胺或聚甲基戊烯中的任一种；所述衬底厚度小于或等于500μm；当所述衬底为石英、硅、砷化镓时，所述衬底的厚度不超过200μm。 7.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述生物传感器的响应波段为太赫兹波段；所述生物传感器的响应波段为0.5-3THz。 8.一种制备权利要求1-7中任一项所述生物传感器的方法，包括：在衬底上制备超材料结构；以及在超材料结构上修饰识别单元。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法在衬底上制备超材料结构之前还包括：将所述衬底依次进行丙酮、无水乙醇以及去离子水清洗；所述在衬底上制备超材料结构，包括：在衬底上旋涂光刻胶后曝光得到超材料结构图案；在曝光出的超材料结构图案上生长金属层，得到超材料结构；其中，所述得到超材料结构图案的步骤采用微纳加工光刻技术实现；其中，所述在得到超材料结构步骤之后还包括：将所述衬底厚度减薄到小于或等于500μm。 10.一种对标志物进行检测的方法，采用权利要求1-7中任一项所述的生物传感器或权利要求8-9任一项所述方法制备的生物传感器，包括：将待测血清加入生物传感器的测试区，反应后测试该生物传感器得到待测血清的太赫兹透射光谱；将待测血清的太赫兹透射光谱与标准浓度对比卡对比得到待测血清中的癌症标志物的浓度；其中，所述反应步骤中反应时间为30-60分钟；其中，所述标准浓度对比卡的获取步骤包括：测试不同浓度标志物的太赫兹透射光谱；根据得到的太赫兹透射光谱的峰位位移与标志物浓度的关系得到的曲线即为所述标准浓度对比卡；其中，测试所述不同浓度癌症标志物中至少有四种不同浓度，所述标志物的浓度为1ng/mL-10μg/mL。
所属类别：	发明专利