【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及生物芯片，具體而言，涉及一種基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片及其制備方法和應用。
技術介紹
1、生物芯片是一種通過在小的固體基底上固定大量分子探針來實現高通量生物分子檢測和分析的技術，用于藥物作用研究、傳染病檢測、癌癥診斷、藥物篩選、食品安全監測等領域。借助表面等離激元共振（surface?plasmon?resonance,?spr）、熒光共振能量轉移（fluorescence?resonance?energy?transfer,?fret）等光傳感機理設計的光傳感生物芯片，能夠快速響應并實時監測。其中基于spr的光傳感可實現無標記檢測，即不需要對生物分子進行熒光或放射性標記，減少了樣品制備步驟，降低了成本，并避免了標記對生物分子結構和功能的改變。因此，spr在無標記生物檢測的作用近年來引起了人們的高度重視。
2、spr效應是等離激元納米材料的重要光學特性。基于spr的無標記檢測原理為：當光源與芯片上的等離激元納米材料發生表面等離激元共振時，其在消光光譜上會產生一個強共振峰。當有生物分子與等離激元納米材料附近的分子相互作用時（如抗體和抗原相互作用），spr特性發生變化，等離激元共振波長和相位將發生偏移。
3、當等離激元納米結構以微納級間距呈陣列化排布時，其排列構成了類似于晶格的結構，此時會發生等離激元表面晶格共振效應（surface?lattice?resonance,?slr）。相比spr效應，slr會產生一個帶寬非常窄（2?nm）的等離激元共振峰，由于slr的窄帶特性
4、現有的基于slr效應的無標記檢測生物芯片主要以單純的等離激元納米顆粒陣列為主，其連接吸附的生物分子探針通常是隨機分布的，存在檢測效率不穩定、器件的一致性和標準化程度低等不足，且等離激元納米結構精度通常在50?nm及以上，限制了光傳感的動態檢測范圍。
技術實現思路
1、為了實現制備低成本、高精度、高靈敏性、可個性化定制的無標記檢測生物芯片，本專利技術的目的在于提供一種基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片及其制備方法，其以dna折紙微陣列為基礎，提出了一種從10?nm以下精度的“dna折紙-等離激元納米結構-生物分子探針”組裝體核心單元到微米級陣列的跨尺度加工。基于等離激元納米陣列的slr效應及集成的生物分子探針（如特異性抗體）與目標檢測物相互作用，實現實時無標記高靈敏度檢測。
2、相較于現有技術，采用dna折紙自組裝技術構筑dna折紙微陣列生物芯片，可通過自組裝形成10?nm以下精度的等離激元納米結構-生物分子探針單元，每個陣列單元上都可定制多種生物分子探針（如各種特異性抗體）。這種高精度的dna折紙微陣列生物芯片制造方法經濟高效，提高了無標記檢測生物芯片的生物化學特性，并能滿足個性化的醫療需求。
3、本專利技術的實施例通過以下技術方案實現：
4、一種基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片，其整體結構包括兩個部分：芯片基底和陣列化排布的dna折紙-等離激元納米結構-生物分子探針單元，所述芯片基底為sio2材質，其折射率在1.45-1.5之間。
5、進一步地，所述芯片基底采用納米球刻蝕技術進行周期性圖案化處理，周期為100-1000?nm，周期數100-10000量級，排成六邊形陣列、正方形陣列中的一種。
6、進一步地，所述dna折紙由一條長的dna單鏈（如：長的腳手架鏈，如m13mp18噬菌體單鏈）和若干短dna單鏈（如：訂書釘短鏈）通過堿基互補配對折成；其形狀為三角形、四邊形、六邊形、八邊形或圓形中的一種；dna折紙的尺寸在50-300?nm之間。
7、進一步地，所述等離激元納米結構為單個等離激元納米粒子和/或多個等離激元納米粒子。
8、進一步地，所述等離激元納米粒子為金屬納米粒子、雜化金屬納米粒子、雜化金屬-介質納米粒子中的一種，其形狀為球型、棒型、正方體型、星型、盤型、核殼球形結構中的一種。
9、一種基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片的制備方法，包括以下步驟：
10、步驟一：設計dna折紙，在其表面伸出用于抓取并連接一個或多個等離激元納米粒子和生物分子探針的a類單鏈；
11、步驟二：用與a類單鏈堿基互補配對的b類單鏈dna修飾等離激元納米粒子和生物分子探針；
12、步驟三：基底上通過納米球刻蝕技術及表面氧氣等離子體處理等工序進行圖案化處理，以構造形成親水性陣列排布的點位；
13、步驟四：每個點位上連接dna折紙形成微陣列；具體地，所述點位上通過mg2+連接帶有羥基的dna折紙形成dna折紙陣列；
14、步驟五：通過堿基互補配對，在dna折紙上精確可控地定位自組裝生物分子探針和等離激元納米粒子，形成等離激元-生物分子探針微陣列，其中生物分子探針和等離激元納米粒子均可為多種，按設計的方式組合成單元。
15、更為具體地，其制備方法如下：
16、s1.?將長序列dna單鏈（腳手架鏈，如m13mp18噬菌體單鏈）與短dna單鏈（訂書釘鏈）、等離激元納米粒子抓取鏈、生物分子抓取鏈按1:15-25:15-25:15-25的摩爾比混合，在核酸擴增儀中加熱至70-90℃，保持5-10分鐘，再從75℃退火至25-30℃，最后采用凝膠電泳的方法進行純化，緩沖液為0.5×tae-mg2+；
17、s2.?采用sio2基底，用o2等離子體處理，將直徑為500?nm的納米球（如：聚苯乙烯球）沉積在基底上，形成六方密排的單層/多層納米球；然后在真空干燥器中用六甲基二硅氮烷（hmds）溶液對其進行處理，在基底表面添加疏水的三甲基硅烷基；最后通過在水中超聲處理基底片子，使其表面的納米球脫落，再通過o2等離子體處理使圓形陣列位點上產生親水性的硅醇基；將dna折紙溶液滴在刻蝕好的陣列上，在濕潤的容器中孵育一小時，使dna折紙連接在親水性位點上，再用含有0.07%的tween-20緩沖液（tris，mgcl2）進行多次洗滌，去除多余的dna折紙；
18、s3.?用巰基化單鏈dna（如polyt、ct-9等）修飾等離激元納米粒子（如：金納米球/金納米棒）和生物分子探針（如：特異性igg抗體），并采用凝膠電泳的方法進行純化，電泳緩沖液為0.5×tbe；將修飾好的等離激元納米粒子溶液加入上述基底表面的緩沖液，在濕潤條件下控制溫度，退火孵育過夜后，用含有mgcl2的緩沖液洗滌基底表面，去除多余的等離激元納米粒子；再將修飾好的生物分子探針（如：特異性igg抗體）溶液加入基底表面的緩沖液，在37℃條件下孵育1小時以上，用緩沖液沖洗基底表面；由于dna折紙表面特定位置預先設計好了納米粒子和生物分子的抓取鏈，通過堿基互補配對，修飾了互補單鏈dna的等離激元納米粒子和生物分子將會有效連接在dna折紙上的特定位點，如此形成了“dna折紙-等離激元納米結構本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片，其特征在于，包括：基底和陣列化排布的DNA折紙及等離激元納米結構-生物分子探針單元；
2.根據權利要求1所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述基底采用納米球刻蝕技術進行周期性圖案化處理，周期為100-1000?nm，周期數100-10000量級，排成六邊形陣列、正方形陣列中的一種。
3.根據權利要求2所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述基底為SiO2材質，其折射率在1.45-1.5之間。
4.根據權利要求1所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述DNA折紙由一條長DNA單鏈和若干短DNA單鏈通過堿基互補配對折成；其形狀為三角形、四邊形、六邊形、八邊形或圓形中的一種；DNA折紙的尺寸在50-300?nm之間。
5.根據權利要求1所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述等離激元納米結構為單個等離激元納米粒子和/或多個等離激元納米粒子。p>
6.根據權利要求5所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述等離激元納米粒子為金屬納米粒子、雜化金屬納米粒子、雜化金屬-介質納米粒子中的一種，其形狀為球型、棒型、正方體型、星型、盤型、核殼球形結構中的一種。
7.一種根據權利要求1-6任一項所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片的制備方法，其特征在于，S1中，長DNA單鏈、短DNA單鏈、等離激元納米粒子抓取鏈、生物分子探針抓取鏈按1:15-25:15-25:15-25的摩爾比混合。
9.根據權利要求7所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片的制備方法，其特征在于，對基底表面進行疏水處理時，用六甲基二硅氮烷溶液對其進行處理，以在基底表面添加疏水的三甲基硅烷基。
10.一種根據權利要求1-6任一項所述的基于等離激元表面晶格共振的DNA折紙微陣列生物芯片或權利要求7-9任一項制備方法制得的生物芯片在生物分子檢測中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片，其特征在于，包括：基底和陣列化排布的dna折紙及等離激元納米結構-生物分子探針單元；
2.根據權利要求1所述的基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述基底采用納米球刻蝕技術進行周期性圖案化處理，周期為100-1000?nm，周期數100-10000量級，排成六邊形陣列、正方形陣列中的一種。
3.根據權利要求2所述的基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述基底為sio2材質，其折射率在1.45-1.5之間。
4.根據權利要求1所述的基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述dna折紙由一條長dna單鏈和若干短dna單鏈通過堿基互補配對折成；其形狀為三角形、四邊形、六邊形、八邊形或圓形中的一種；dna折紙的尺寸在50-300?nm之間。
5.根據權利要求1所述的基于等離激元表面晶格共振的dna折紙微陣列生物芯片，其特征在于，所述等離激元納米結構為單個等離激元納米粒子和/或多個等離激元納米粒子。
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