專利名稱：生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種生物傳感器的制作方法。
背景技術(shù)：
生物的原生質(zhì)體膜上存在著天然的蛋白質(zhì)孔洞，可以進(jìn)行胞內(nèi)和胞外的離子交換，用膜片鉗能夠檢測(cè)離子流動(dòng)情況，用α溶血素侵染雙脂膜形成一種兩側(cè)不對(duì)稱的蛋白質(zhì)納米孔，也可用于離子流的檢測(cè)，目前大量用于核酸和單鏈脫氧核酸(統(tǒng)稱核酸)穿孔的動(dòng)力學(xué)研究，檢測(cè)核酸分子片段的大小，還有測(cè)定它們堿基序列的潛力，但由于這種納米孔是蛋白質(zhì)在雙脂膜上形成的孔，容易老化、不能耐受較高的電壓、通透性受pH和鹽濃度影響較大、還可能存在與核酸互作位點(diǎn)，在有效的電場(chǎng)強(qiáng)度下，核酸通過(guò)納米孔的速度太快，超出了當(dāng)前膜片鉗的分辨率(1個(gè)電信號(hào)/毫秒)，不能準(zhǔn)確記載各個(gè)堿基的電信號(hào)，雖然通過(guò)調(diào)節(jié)電泳液組分等已將核酸的穿孔速度降至3nt/微秒，但仍超出了儀器分辨率3個(gè)數(shù)量級(jí)，這些都使納米孔測(cè)序變得復(fù)雜化。為了克服蛋白孔存在的天然缺陷，人們用離子束、電子束刻蝕或?yàn)R射、重離子穿孔+化學(xué)蝕刻、聚合物薄膜扎孔以及低密度商業(yè)膜+鍍金等制作固體膜，但孔的三維尺度不可控，很不規(guī)則，所以如何制作尺度可控的納米孔，成了提高檢測(cè)帶電分子如核酸等電信號(hào)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。
經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Sun，L.和Crooks，R.M.在《Journalof the American Chemical Society》(《美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)雜志》，2000年第122卷第12340-12345頁(yè))發(fā)表了題為“Single carbon nanotube membranesAwell-defined model for studying mass transport through nanoporousmaterials.”(“單碳納米管膜供大量穿越納米孔材料研究的精準(zhǔn)模型”)的文章，報(bào)道了其研究結(jié)果，他們將多壁碳納米管包埋于環(huán)氧樹(shù)脂中，再垂直于納米管方向切割成薄片，獲得了單孔直徑153nm、厚度(孔深)660nm的薄膜，但這種納米元件的直徑太大，只能用于直徑在100nm的聚苯乙烯顆粒的檢測(cè)，而不能直接用于檢測(cè)離子或直徑較小的帶電分子如核酸穿孔動(dòng)力學(xué)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生物傳感器的制作方法，即采用空心石英玻璃棒拉伸制作生物傳感器，所得傳感器中有一個(gè)直徑和深度可控的納米孔，使其克服了以往納米孔不規(guī)則的問(wèn)題，能直接用于檢測(cè)離子或直徑較小的帶電分子如核酸的穿孔動(dòng)力學(xué)研究。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括如下步驟①石英管拉伸購(gòu)置商業(yè)空心(內(nèi)徑在μm-mm級(jí))石英玻璃棒，在1000-1200℃下拉伸，拉細(xì)后冷卻到室溫，再在其外部套空心石英玻璃棒，加溫到1000-1200℃后繼續(xù)拉伸，由于石英管的空心初始內(nèi)徑為已知，這樣反復(fù)拉伸，可得到空心內(nèi)徑達(dá)到1-3nm、外徑在mm級(jí)的中間材料，至此，實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑的控制。
②切片將上述中間材料固定于切片機(jī)上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向厚度按0.5-50μm切割。
③研磨將薄膜加貼到玻璃基底上，進(jìn)行研磨和納米拋光，可以將薄膜研磨到約0.2μm厚，在50μm以內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)孔深的控制。
④薄膜轉(zhuǎn)移與固定將步驟③獲得的薄膜從玻璃基底上取下固定到固相支持物上，或直接將步驟②獲得的薄膜固相支持物上，將薄膜四周密封，獲得便于手工操作的傳感器。
所述的固相支持物，為中間有直徑在2-10μm小孔的矩形或圓形玻璃或膠木，厚度在mm級(jí)，邊長(zhǎng)或直徑在mm-cm級(jí)，固相支持物的小孔覆蓋納米孔。
所得的傳感器中有單一的納米孔，孔徑在1-3nm，孔深在0.2-50μm。
用本發(fā)明方法制備的傳感器中的納米孔為規(guī)則的筒形，孔徑可控制在1-3nm，孔深可控制在0.2-50μm，克服了以往納米孔不規(guī)則的問(wèn)題，能直接用于檢測(cè)離子或直徑較小的帶電分子如核酸的穿孔動(dòng)力學(xué)。本發(fā)明為DNA或RNA穿孔動(dòng)力學(xué)和以外切酶為基礎(chǔ)的核酸測(cè)序研究提供關(guān)鍵的傳感器。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1購(gòu)置商業(yè)空心(內(nèi)徑1mm)石英玻璃棒，在1200℃下拉伸，拉細(xì)10倍后冷卻到室溫，再在其外部石英玻璃棒，加溫到1200℃后繼續(xù)拉伸，由于石英管的空心初始內(nèi)徑為已知，這樣反復(fù)拉伸，直至空心內(nèi)徑達(dá)到1nm，外徑在mm級(jí)甚至cm級(jí)的中間材料。將中間材料固定到切片機(jī)上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向厚度按0.5μm厚度切割出薄膜。將薄膜固定到玻璃基底上，進(jìn)行研磨和納米拋光，直至將膜研磨到0.2μm。再將薄膜取下并固定到中間有直徑在2μm小孔的玻璃支持物上，納米孔要在該小孔中間，將薄膜邊緣與固相支持物密封，得到生物傳感器。
實(shí)施例2購(gòu)置商業(yè)空心(內(nèi)徑1mm)石英玻璃棒，在1200℃下拉伸，拉細(xì)10倍后冷卻到室溫，再在其外部石英玻璃棒，加溫到1200℃后繼續(xù)拉伸，由于石英管的空心初始內(nèi)徑為已知，這樣反復(fù)拉伸，直至空心內(nèi)徑達(dá)到2nm，外徑在mm級(jí)甚至cm級(jí)的中間材料。將中間材料固定到切片機(jī)上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向厚度按50μm厚度切割出薄膜，并固定到中間有直徑在5μm小孔的膠木支持物上，納米孔要在該小孔中間，將薄膜邊緣與固相支持物密封，得到生物傳感器。
實(shí)施例3購(gòu)置商業(yè)空心(內(nèi)徑1mm)石英玻璃棒，在1100℃下拉伸，拉細(xì)10倍后冷卻到室溫，再在其外部石英玻璃棒，加溫到1100℃后繼續(xù)拉伸，由于石英管的空心初始內(nèi)徑為已知，這樣反復(fù)拉伸，直至空心內(nèi)徑達(dá)到3nm，外徑在mm級(jí)甚至cm級(jí)的中間材料。將中間材料固定到切片機(jī)上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向厚度按25μm厚度切割出薄膜，將薄膜固定到中間有直徑在10μm小孔的玻璃支持物上，納米孔要在該小孔中間，將薄膜邊緣與固相支持物密封，生物傳感器。
用上述實(shí)施例獲得的生物傳感器將電泳槽隔開(kāi)，與膜片鉗結(jié)合，可用于DNA和RNA穿孔動(dòng)力學(xué)和以外切酶為基礎(chǔ)的核酸測(cè)序研究的傳感器。
權(quán)利要求
1.一種生物傳感器的制作方法，其特征在于，包括以下步驟①石英管拉伸將空心石英玻璃棒拉伸，拉細(xì)后冷卻到室溫，再在其外部套空心石英玻璃棒，加溫繼續(xù)拉伸，這樣反復(fù)拉伸，得到空心內(nèi)徑達(dá)到1-3nm、外徑在mm級(jí)的中間材料；②切片將上述中間材料固定于切片機(jī)上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向切割；③研磨將薄膜加貼到玻璃基底上，進(jìn)行研磨和納米拋光，直至將薄膜研磨到0.2μm厚；④薄膜轉(zhuǎn)移將步驟③獲得的薄膜從玻璃基底上取下固定到固相支持物上，或直接將步驟②獲得的薄膜固相支持物上，將薄膜四周密封，獲得生物傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器的制作方法，其特征是，所述的空心石英玻璃棒，其空心內(nèi)徑在μm-mm級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器的制作方法，其特征是，所述的拉伸，溫度在1000-1200℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器的制作方法，其特征是，所述的用激光刀垂直于中間材料縱軸方向切割，厚度按0.5-50μm切割。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器的制作方法，其特征是，所述的固相支持物，為中間有直徑在2-10μm小孔的矩形或圓形玻璃或膠木，厚度在mm級(jí)，邊長(zhǎng)或直徑在mm-cm級(jí)，固相支持物的小孔覆蓋納米孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的生物傳感器的制作方法，步驟為①石英管拉伸將空心石英玻璃棒拉伸，拉細(xì)后冷卻到室溫，再在其外部石英玻璃棒加溫繼續(xù)拉伸，反復(fù)拉伸，得到空心內(nèi)徑達(dá)到1－3nm、外徑在mm級(jí)的中間材料；②切片將上述中間材料固定于切片機(jī)上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向切割，切割出0.5－50μm厚的薄膜；③研磨將薄膜加貼到玻璃基底上，進(jìn)行研磨和納米拋光，直至將薄膜研磨到0.2μm厚；④薄膜轉(zhuǎn)移將步驟③獲得的薄膜從玻璃基底上取下固定到固相支持物上，或直接將步驟②獲得的薄膜固相支持物上，將薄膜四周密封，獲得傳感器。本發(fā)明克服了以往納米孔不規(guī)則的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C03B23/00GK1987459SQ20061014723
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者王志民, 詹黎 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)