一种检测生物分子的装置及方法

一种检测生物分子的装置及方法
【专利摘要】本发明涉及生物分子检测领域，基于薄膜干涉和旋转扫描成像技术提供了检测生物分子的装置及方法。本发明所述检测生物分子的装置结构简单，可操作性强。本发明所述检测方法，无需对待测生物分子进行富集、挑选、染色，不需要应用复杂的生物传感器，而且能实现有效的噪声抑制，具备同时检测多种生物分子的高密度阵列传感能力，同时具有检测成本低、灵敏度高且检测速度快等特点，适用于特定癌细胞的检测、流感病毒的快速诊断、药物分析、环境监测等领域。
【专利说明】
一种检测生物分子的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及生物分子检测领域，具体涉及一种检测生物分子的装置及方法，尤其 是检测肿瘤细胞的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 肿瘤是机体在各种致瘤因素作用下，局部组织的细胞异常增生而形成的新生物， 常表现为局部肿块。肿瘤细胞具有异常的形态、代谢和功能。根据新生物的细胞特性及对机 体的危害性程度，又将肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类，而癌症即为恶性肿瘤的总称。 随着经济发展，人们对于生活质量的追求越来越高，而癌症一直是困扰人类的顽疾。国际癌 症研究机构去年出版的《世界癌症报告》显示，全球癌症发病数从2008年的1270万例上升到 2012年的1410万例，全球癌症死亡人数从2008年的760万人上升到2012年的820万人。我国 一项覆盖了8500万人的调查表明，目前我国癌症发病率为285.91/10万，死亡率为180.54/ 10万。全国每年新发癌症病例约为312万例，平均每天8550人，每分钟就有6人被诊断为癌 症，每年因癌症死亡的病例达270万例。按照人均期望寿命计算，国人一生罹患癌症的概率 为 22%〇
[0003] 值得注意的是，恶性肿瘤容易发生转移，肿瘤细胞从原发部位，经淋巴道，血管或 体腔等途径，到达其他部位继续生长，这增加了对机体的损害。因此，如何快速高效地检测 出患者全血样本中的肿瘤细胞有非常重大的现实意义和巨大的市场需求。
[0004] 现有的肿瘤检测技术主要基于肿瘤细胞本身存在或分泌的特异性物质来完成。理 想的肿瘤标志物应符合以下特征：必须由恶性肿瘤细胞产生，并可在血液、组织液、分泌液 或肿瘤组织中测出；不应该存在于正常组织和良性疾病中；某一肿瘤的肿瘤标志物应该在 该肿瘤的大多数患者中检测出来；临床上尚无明确肿瘤证据之前最好能测出；肿瘤标志物 的量最好能反映肿瘤的大小;在一定程度上能有助于估计治疗效果、预测肿瘤的复发和转 移。然而，实际上并不存在绝对理想的肿瘤标志物。现今所知的肿瘤标志物中，绝大多数不 但存在于恶性肿瘤中，而且也存在于良性肿瘤、胚胎组织，甚至正常组织中。因此，这些肿瘤 标志物并非恶性肿瘤的特异性产物，但在恶性肿瘤患者中明显增多。此外，用于标记的荧光 剂与标记物偶联后形成稳定的结合物，被标记生物分子活性容易发生改变，且样品表面容 易残留有大量游离荧光分子，影响检测灵敏度的提升。

【发明内容】

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种检测生物分子的装置及方法，本发明所述 检测装置结构简单，所述检测方法无需进行任何的细胞富集，高精度、高灵敏度地确定样本 中生物分子。
[0006] 为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案。
[0007] -种生物光盘，依次由基底、透明介质层和生物分子衔接层组成。
[0008] 其中，所述基底为硅片，所述透明介质层为Si02薄膜或Si3N4薄膜。
[0009] 在一些实施方案中，所述生物分子经抗原抗体反应固定在生物光盘上。
[0010] 在一些实施方案中，所述生物光盘被分成96个超疏水性的区域。
[0011]本发明还提供了上述生物光盘的制备方法，基底蒸镀透明介质后活化修饰。
[0012] 在一些实施方案中，所述活化修饰为依次对蒸镀透明介质后的基底表面进行羟基 化、氨基硅烷化、醛基化、结合生物分子的抗体。
[0013] 在一些具体实施方案中，所述活化修饰具体包括以下步骤：
[0014] 1)、将蒸镀透明介质后的基底置于食人鱼洗液中浸泡25min~35min;
[0015] 2)、3_氨丙基三乙氧基硅烷活化剂浸泡5~15min;
[0016] 3 )、含5 %戊二醛的磷酸盐缓冲液(PBS)浸泡；
[0017] 4)、将生物分子的抗体结合在生物光盘表面。
[0018] 进一步的，在一些实施方案中，所述活化修饰还包括硼氢化钠溶液(NaBH4)清洗的 步骤。
[0019] 在一些实施方案中，所述活化修饰还包括涂覆酪蛋白溶液后清洗的步骤。
[0020] 本发明还提供了所述生物光盘在检测生物分子中的应用。
[0021] 其中，所述生物分子为肿瘤细胞、病毒、蛋白或基因。
[0022] 在一些实施方案中，所述肿瘤细胞为前列腺癌细胞、肺癌细胞、鼻咽癌细胞、食管 癌细胞、胃癌细胞、大肠癌细胞、肝癌细胞、乳腺癌细胞、宫颈癌细胞。
[0023] 在一些实施方案中，所述病毒可以为SAS病毒、禽流感病毒。
[0024] 本发明还提供了一种旋转扫描系统，包括激光器、聚焦透镜、所述的生物光盘、固 定生物光盘的机械转台、反射镜、光电倍增管、电脑控制器;所述电脑控制器控制固定生物 光盘的机械转台以固定角速度旋转，所述激光器发射的激光经过聚焦透镜聚焦到旋转的生 物光盘上，经过生物光盘表面和反射镜反射后反射信号被所述光电倍增管收集反馈给所述 电脑控制器实时测量生物光盘表面的反射率。
[0025] 本发明还提供了一种检测生物分子的方法，包括如下步骤：
[0026] I、采用所述的旋转扫描系统对所述的生物光盘表面进行扫描，记录生物光盘表面 的原始数据；
[0027] II、将待测样本滴加到生物光盘的检测区域，孵育20min，再次对生物光盘表面进 行扫描，记录数据；
[0028] III、比较分析两次扫描数据获得生物光盘表面生物分子的厚度，根据已知样本的 参考区间获得待测样本中生物分子的含量。
[0029] 其中，在一些实施方案中，所述扫描具体为所述固定生物光盘的机械转台以 500rpm速度旋转，所述激光器发射488nm的激光以30度的角度经过聚焦透镜聚焦到旋转的 生物光盘表面，电脑控制器控制旋转扫描系统以20mi的精度扫描整张生物光盘。
[0030] 由上述技术方案可知，本发明基于薄膜干涉和旋转扫描成像技术提供了一种高灵 敏度检测生物分子的装置及方法。本发明所述检测生物分子的生物光盘依次由基底、透明 介质层和生物分子衔接层组成，结构简单，可操作性强。本发明所述检测方法在生物光盘表 面使用蛋白打印的方法将特定靶分子固定在光盘表面，当样本中的目标分子与靶分子发生 特异性结合时，生物光盘表面的远场反射光信号将受到一定的调制。通过检测生物层在识 别前、后的反射光强度变化量，可实现对生物分子的识别和定量检测。本发明所述检测方法 通过光学的方法探测生物样本中的微量目标分子，无需对待测生物分子进行富集、挑选、染 色，不需要应用复杂的生物传感器，而且能实现有效的噪声抑制。另外将血液样本的生物信 息集成到光盘上，增加了检测通量，具备同时检测多种生物分子的高密度阵列传感能力。同 时具有检测成本低、灵敏度高且检测速度快、不接触、无损探测等特点，适用于特定癌细胞 的检测、流感病毒的快速诊断、药物分析、环境监测等领域，以及炸药和生化毒剂的预警，食 品卫生检验医学领域中各种无机物、有机物、蛋白质、酶、核酸的分析化验等。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0032] 图1旋转扫描系统的示意图；
[0033]图2生物光盘的检测原理图；
[0034] 图3实施例1检测结果图，其中图（a)表示生物光盘一个单元内各个点干涉的光强 数值，（b)表示每一行各点光学反射强度变化分布，（c)表示整个单元内特异性抗原分子含 量和相对信号变化的关系；（c)图纵轴表不检测到反射光强的变化，横轴表不目标分子的含 量，使用标准浓度的样本对检测精度的标定。
【具体实施方式】
[0035] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0036]为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
[0037] 本发明一个目的是提供一种用于检测生物分子的装置即一种生物光盘。所述生物 光盘依次由基底、透明介质层和生物分子衔接层组成。
[0038] 由于光的干涉原理，基底的透明介质层表面的反射光与从基底的反射光会发生干 涉相消。本发明所述生物光盘通过所述生物分子衔接层与待测样本中的生物分子结合，使 生物分子固定在生物光盘上，由于生物分子的引入，两束光将会引入额外的位相差，从而使 得反射率发生一定程度的变化，通过扫描生物光盘上反射率的变化，检测待测样本中的生 物分子。
[0039] 本发明所述生物光盘中所述基底为检测装置基础的最下部分，具有支撑作用。在 一些实施方案中，所述基底为硅片。本发明对所述生物光盘中所述基底的形状不作限制，优 选为普通光盘类似的圆盘形状。
[0040] 本发明对所述生物光盘中所述透明介质层不作限制，只要可以发生光的反射即 可。在一些实施方案中，所述透明介质层为Si〇2薄膜或Si3N4薄膜。
[0041] 检测的生物分子不同，其固定在生物光盘的方式不同。如通过生物分子上的氨基 和光盘表面活化的醛基发生反应固定在生物光盘的生物分子衔接层上。在一些实施方案 中，本发明所述的生物光盘所述生物分子经抗原抗体反应固定在生物光盘的生物分子衔接 层上。
[0042] 为了在同一个生物光盘上进行多个样本的检测，生物光盘可以被分成多个不同的 超疏水性的区域，如96个、48个、24个、12个等等。在一些实施方案中，本发明所述的生物光 盘被分成96个超疏水性的区域，一次性可以检测96个不同的样本。
[0043] 本发明还提供了所述生物光盘的制备方法，基底蒸镀透明介质后活化修饰后生成 所述生物分子衔接层。
[0044]其中，所述蒸镀透明介质的具体操作采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD) 进行。
[0045] 本发明所述生物光盘的制备方法在蒸镀透明介质后对生物光盘的透明介质表面 进行活化修饰，使得其表面生成一层生物分子衔接层进而结合待测样本中的生物分子。
[0046] 在一些实施方案中，所述活化修饰为依次对蒸镀透明介质后的基底表面进行羟基 化、氨基硅烷化、醛基化、结合生物分子的抗体。
[0047] 进一步的，在一些实施方案中，所述活化修饰具体包括以下步骤：
[0048] a、将蒸镀透明介质后的基底置于食人鱼洗液中浸泡25min~35min;
[0049] b、3-氨丙基三乙氧基硅烷活化剂浸泡5~15min;
[0050] c、含5 %戊二醛的磷酸盐缓冲液(PBS)浸泡；
[0051 ] d、将生物分子的抗体结合在生物光盘表面。
[0052]食人鱼洗液(piranha溶液)是热的浓硫酸和双氧水混合物，用于除去材料表面所 有的有机物，同时可以使材料的表面发生羟基化。本发明所述活化修饰步骤a将蒸镀透明介 质后的基底用食人鱼洗液浸泡后可以使蒸镀透明介质后的基底表面羟基化。进一步的，本 发明所述活化修饰步骤a还包括水洗后氮气吹干的步骤。优选的，所述水洗为去离子水洗。 [0053]值得注意的是，食人鱼洗液中双氧水和浓硫酸的体积比为1:3，具体的配制过程是 将双氧水溶液非常缓慢的加入浓硫酸中，加入顺序绝对不能颠倒。且该过程剧烈放热，一定 要等溶液完全冷却后才可以加热。
[0054]本发明所述活化修饰步骤b采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)活化剂浸泡5~ 15min，基底表面的羟基会和APTES活化剂的羟基发生缩合反应，此时APTES的氨基将处于末 端，使基底表面氨基硅烷化。其中3-氨丙基三乙氧基硅烷活化剂的配制方法为将无水乙醇 与3-氨丙基三乙氧基硅烷以1:19的体积比配成混合溶液。
[0055] 在一些实施方案中，本发明所述活化修饰步骤b还包括用丙酮和水清洗的步骤。优 选的，所述水洗为去离子水洗。
[0056] 进一步的，本发明所述活化修饰步骤c用含5%戊二醛的磷酸盐缓冲液(PBS)浸泡 后，基底表面的APTES中的氨基将会和戊二醛上的醛基发生缩合反应，而戊二醛的另外一个 醛基则置于末端，使基底表面醛基化。
[0057]在一些实施方案中，本发明所述活化修饰步骤c还包括水洗后氮气吹干的步骤。优 选的，所述水洗为去离子水洗。
[0058]在这过程中用于和抗体表面的氨基结合。
[0059] 本发明所述活化修饰步骤d将生物分子的抗体结合在生物光盘表面。抗体表面的 氨基与基底表面醛基化后戊二醛的一个醛基发生反应形成席夫碱，通过伯胺中的碳氮双 键，抗体被牢牢固定在生物光盘表面。
[0060] 进一步的，本发明所述活化修饰步骤d还包括硼氢化钠溶液(NaBH4)清洗的步骤。 硼氢化钠溶液清洗，可以将原先的碳氮双键反应成碳氮单键，进一步将抗体稳定附着于生 物光盘表面。硼氢化钠溶液还有助于减小残余羰基向羟基的转化，从而起到封闭基底的作 用。
[0061] 在一些实施方案中，本发明所述活化修饰步骤d还包括涂覆酪蛋白溶液后清洗的 步骤。所述酪蛋白溶液由磷酸盐缓冲液缓冲液与1 %的酪蛋白以20:1的体积比配成，pH 8.0。进一步酪蛋白溶液可以封闭基底与其他生物分子反应。随后使用50mmol/L的柠檬酸溶 液(pH6.0)、PBST溶液(含0.05 %的Tween 20的PBS溶液）以及水清洗，并以800rpm~1200rpm 离心甩干。
[0062] 本领域技术人员可以理解，如无特殊说明本发明所述的水洗均优选为去离子水 洗。
[0063] 本发明还提供了上述生物光盘在检测生物分子中的应用。
[0064] 本领域技术人员可以理解，上述应用中所述生物分子可以为肿瘤细胞、病毒、蛋白 或基因。
[0065] 其中，所述肿瘤细胞可以为前列腺癌细胞、肺癌细胞、鼻咽癌细胞、食管癌细胞、胃 癌细胞、大肠癌细胞、肝癌细胞、乳腺癌细胞、宫颈癌细胞。所述病毒可以为SAS病毒、禽流感 病毒。
[0066] 本发明还提供了一种包含本发明所述生物光盘的用于检测生物分子的装置即一 种旋转扫描系统。
[0067] 本发明所述旋转扫描系统包括激光器、聚焦透镜、本发明所述的生物光盘、固定生 物光盘的机械转台、反射镜、光电倍增管、电脑控制器;所述电脑控制器控制固定生物光盘 的机械转台以固定角速度旋转，所述激光器发射的激光经过聚焦透镜聚焦到旋转的生物光 盘上，经过生物光盘表面和反射镜反射后反射信号被所述光电倍增管收集反馈给所述电脑 控制器实时测量生物光盘表面的反射率。具体如图1所示。
[0068] 本领域技术人员可以理解，如无特征说明，本发明所述旋转扫描系统中除所述生 物光盘外各部分均为光学检测的常规部件。如旋转扫描系统中的激光器，本发明对其品牌、 型号等均没有限制，只要可以激发特定的激光即得。
[0069] 本发明还提供了一种利用本发明所述生物光盘和旋转扫描系统检测生物分子的 方法。
[0070] -种检测生物分子的方法，包括如下步骤：
[0071] I、采用上述的旋转扫描系统对上述的生物光盘表面进行扫描，记录生物光盘表面 的原始数据；
[0072] II、将待测样本滴加到生物光盘的检测区域，孵育20min，再次对生物光盘表面进 行扫描，记录数据；
[0073] III、比较分析两次扫描数据获得生物光盘表面生物分子的厚度，根据已知样本的 参考区间获得待测样本中生物分子的含量。
[0074]本发明所述检测生物分子的方法，基于薄膜干涉的原理，利用上述旋转扫描系统 对待测样本中的生物分子进行检测。由于光的干涉原理，生物光盘透明介质层表面的反射 光与从基底的反射光将以一定的相位差S发生叠加。相位差S随透明介质层的厚度变化。当 光线垂直入射，透明介质层厚度为或时，两个光束会发生干涉相消。在本发明所述检测方法 中，待测样本滴加到生物光盘表面，待测样本中的生物分子固定在活化修饰后的透明介质 层上。如图2所示。由于生物分子层的引入，两束光将会引入额外的位相差，从而使得反射率 发生一定程度的变化。假定入射光的波长为A，入射角为，生物层的厚度为d(d远小于波长）， 分别是生物分子层和透明介质层表面的反射系数，分别是生物分子层的折射角和入射角。 加入生物分子层后，总的反射系数变为：
[0076]考虑s偏振光的情况，上式可以简化为：
[0078]反射率的变化量可以表示为：
[0080] 当激光在生物光盘上扫描时，由于生物分子层高度不同，光电倍增管中得到的反 射率也会随之发生改变。在给定生物分子层时，干涉强度的变化量只与基底的反射系数有 关。因此可以求解上述方程式的最大值，并给出此时基底的反射系数。
[0081] 进一步可以改变蒸镀的材料，以及入射光的角度尽可能的增大干涉强度的变化 量。同时，为了提高目标的检测效率，减小机械运动(震动）的干扰，可以将工作点选取在初 始相位差为，此时干涉强度（即反射率)会随着生物分子层高度变化而线性变化。通过旋转 转盘扫描系统，可以得到整个生物光盘上反射率的变化，继而推演到生物分子层的高度。 [00 82]在一些实施方案中，所述扫描具体为所述固定生物光盘的机械转台以500rpm速度 旋转，所述激光器发射488nm的激光以30度的角度经过聚焦透镜聚焦到旋转的生物光盘表 面，电脑控制器控制旋转扫描系统以20mi的精度扫描整张生物光盘。
[0083] 488nm的激光（s偏振）以30度的角度经过物镜聚焦到20mi的光斑，入射到样品表 面。反射信号经光电倍增管收集，实时测量样品表面的反射率。整个生物光盘固定在机械转 台上。机械转台以固定角速度旋转，同时通过机械转台的移动从而得到整个生物光盘表面 的反射率。系统在电脑控制器的控制下以20M1的精度扫描整张生物光盘，光电倍增管收集 到的反射信号可反推成整个生物光盘上的生物层高度。光电倍增管以很高的频率去收集生 物层的反射信号，同时整个系统在500rpm转速下运转，可以很好的去除每倍频40dB的1/f?噪 声，获得高达50dB的噪声抑制，高精度的测量生物分子层的厚度。
[0084] 在一些实施方案中，本发明所述检测生物分子的方法步骤II在孵育待测样本后还 包括水洗甩干的步骤。优选的，所述水洗为去离子水洗。
[0085] 在一些实施方案中，为了减小背景噪声的影响，本发明在生物光盘的制备过程中， 在结合生物分子的抗体的同时还设置了参考蛋白，构成一对参考对。本发明所述检测生物 分子的方法在加入待测样本前，先对生物光盘进行扫描，记录所有蛋白点(包括待测生物分 子和参考蛋白）的初始位置。随后在指定区域内添加待测样本，在孵育的过程中，由于免疫 结合的特性，抗体将捕获特定的抗原，于是生物光盘表面的生物分子的抗体的高度将有所 增加。孵育过后，对生物转盘再进行一次扫描，获取光盘上蛋白点的高度数据。用抗体的增 加量减去参照蛋白的增加量来定义这种特异性结合。
[0086] 如果是非特异性结合，那么其高度的增加量将通过参考蛋白的增加量而减去。通 过前后两次探测到的生物光盘的反射率，实现生物光盘表面形貌的恢复，从而实现间接对 特异性结合的抗原的探测。由上述的公式可以得到与d的关系：
[0087] 上述检测获得是生物分子的高度，但是检测的最终目的是获得待测样本中生物分 子的含量(浓度）。因此本发明采用现有精度较好的酶联免疫吸附测定方案，对待测样本中 生物分子的浓度进行标定。随后使用这一已知的样本利用上述检测方法进行多次检测，得 到一个参考区间。对测量结果进行统计处理，使用3 〇法则去除误差信号，得到一个置信区 间，获得待测样本中生物分子的含量。
[0088] 为了进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。如无特征 说明，本发明所述的试剂及设备均为本领域常用试剂及设备。
[0089] 实施例1、
[0090] 1、实验材料：
[0091 ]待测样本:前列腺病人血液；
[0092]实验试剂:食人鱼洗液:体积比为1: 3的双氧水和浓硫酸的混合物；3-氨丙基三乙 氧基硅烷活化剂:无水乙醇与3-氨丙基三乙氧基硅烷以1:19的体积比配成的混合溶液;酪 蛋白溶液：磷酸盐缓冲液PBS缓冲液与1 %的酪蛋白以20 :1的体积比配成；PBST溶液：含 0.05%的Tween 20的PBS溶液。
[0093]数据采集卡购自NI公司的PCI-6220。
[0094] 2、生物光盘的制备
[0095] 1)采用PECVD在4英寸的硅片上蒸镀一层Si02后置入食人鱼洗液中浸泡30min，然 后使用去离子水反复清洗，氮气吹干；
[0096] 2)将处理后的硅片浸入3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES活化剂中lOmin，取出后使用 丙酮清洗多次，再用去离子水再次清洗。
[0097] 3)将处理后的硅片置入含5 %戊二醛的磷酸盐缓冲液(PBS )，浸泡一段时间后，使 用去离子水清洗干净，氮气吹干。
[0098] 4)使用蛋白打印机将前列腺癌特异抗体和参考蛋白打印在光盘表面。蛋白打印完 成后，表面使用硼氢化钠溶液(NaBH4)清洗。
[0099] 5)最后在处理后的硅片表面涂覆一层酪蛋白溶液，随后依次使用50mmol/L的柠檬 酸溶液(pH 6.0)、PBST溶液以及去离子水清洗，并以1 OOOrpm甩干。
[0100] 3、检测前列腺肿瘤细胞
[0101] 1)提取病人lmL血液，离心得到上层血清样本。
[0102] 2)固定生物光盘的机械转台以500rpm速度旋转，稳定后，所述激光器发射488nm的 激光以30度的角度经过聚焦透镜聚焦到旋转的生物光盘表面，电脑控制器控制旋转扫描系 统以20WI1的精度对整张生物光盘进行预扫描记录生物光盘表面的原始高度信息，发送一个 反馈信号给数据采集卡。
[0103] 3)将血清样本滴到指定的检测区域，并孵育20min，随后使用去离子水清洗并甩 干。
[0104] 4)按照步骤2)在对滴加血清样本的生物光盘表明进行扫描，记录数据，发送一个 反馈信号给数据采集卡。
[0105] 5)数据采集卡将光电倍增管提供的电压信号转换为数字信号，并进行分析，计算 蛋白的高度和浓度，结果见图3。
[0106] 其中蛋白的高度可以由下述计算公式反推出：
[0108]血清前列腺特异抗原(PSA)正常值一般<4ng/mL，而当前列腺癌发生时PSA>10ng/ mL。由图3结果可见，本发明所述检测方法这一检测区间内有着明显的区分度，检测灵敏度 高，适用于前列腺癌细胞的检测。
【主权项】
1. 一种生物光盘，其特征在于，依次由基底、透明介质层和生物分子衔接层组成。2. 根据权利要求1所述的生物光盘，其特征在于，所述基底为硅片，所述透明介质层为 Si〇2薄膜或Si3N4薄膜。3. 根据权利要求1所述的生物光盘，其特征在于，所述生物分子经抗原抗体反应固定在 生物光盘上。4. 根据权利要求1所述的生物光盘，其特征在于，所述生物光盘被分成96个超疏水性的 区域。5. 权利要求1所述生物光盘的制备方法，其特征在于，基底蒸镀透明介质后活化修饰。6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述活化修饰为依次对蒸镀透明介质 后的基底表面进行羟基化、氨基硅烷化、醛基化、结合生物分子的抗体。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活化修饰具体包括以下步骤： 1) 、将蒸镀透明介质后的基底置于食人鱼洗液中浸泡25min~35min; 2) 、3_氨丙基三乙氧基硅烷活化剂浸泡5~15min; 3) 、含5%戊二醛的磷酸盐缓冲液(PBS)浸泡； 4 )、将生物分子的抗体结合在生物光盘表面。8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述活化修饰还包括硼氢化钠溶液 (NaBH4)清洗的步骤。9. 根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述活化修饰还包括涂覆酪蛋白 溶液后清洗的步骤。10. 权利要求1-4任意一项所述生物光盘在检测生物分子中的应用。11. 根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述生物分子为肿瘤细胞、病毒、蛋白或 基因。12. 根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述肿瘤细胞为前列腺癌细胞、肺癌细 胞、鼻咽癌细胞、食管癌细胞、胃癌细胞、大肠癌细胞、肝癌细胞、乳腺癌细胞、宫颈癌细胞； 所述病毒可以为SAS病毒、禽流感病毒。13. -种旋转扫描系统，其特征在于，包括激光器、聚焦透镜、权利要求1-4任意一项所 述的生物光盘、固定生物光盘的机械转台、反射镜、光电倍增管、电脑控制器;所述电脑控制 器控制固定生物光盘的机械转台以固定角速度旋转，所述激光器发射的激光经过聚焦透镜 聚焦到旋转的生物光盘上，经过生物光盘表面和反射镜反射后反射信号被所述光电倍增管 收集反馈给所述电脑控制器实时测量生物光盘表面的反射率。14. 一种检测生物分子的方法，其特征在于，包括如下步骤： I、 采用权利要求13所述的旋转扫描系统对权利要求1-4任意一项所述的生物光盘表面 进行扫描，记录生物光盘表面的原始数据； II、 将待测样本滴加到生物光盘的检测区域，孵育20min，再次对生物光盘表面进行扫 描，记录数据； III、 比较分析两次扫描数据获得生物光盘表面生物分子的厚度，根据已知样本的参考 区间获得待测样本中生物分子的含量。15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述扫描具体为所述固定生物光盘的机 械转台以500rpm速度旋转，所述激光器发射488nm的激光以30度的角度经过聚焦透镜聚焦 到旋转的生物光盘表面，电脑控制器控制旋转扫描系统以20μπι的精度扫描整张生物光盘。
【文档编号】G01N33/543GK105891466SQ201610270214
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】秦金, 郭松坡, 王亮, 丁立, 李晨晖
【申请人】中国科学技术大学