SPR 生物传感芯片新工艺研发的理论方案 1 第一部分 SPR 生物传感芯片研发技术背景 1.1 SPR 生物传感芯片的制备技术 传感芯片是整个SPR 系统的核心。SPR 传感芯片可以是金属膜本身，但由于这种传感芯片没有选择性，只能在特定条件下采用，故常在金属膜表面固定一层具有分子识别功能的敏感膜。目前大多数SPR 装置使用的都是金膜，迄今为止，有关金膜的修饰方法主要有如下几类： 1.1.1 物理吸附技术 将物质分子通过简单的物理吸附的方法吸附在传感芯片表面，分子与金膜之间通过疏水作用、静电作用、范德华力等结合在一起，这是SPR 技术最初应用时采用的方法。该技术的特点是方法简单，适用于许多种类的物质分子。但是这个方法的缺点也是明显的，即物质分子在芯片表面吸附的不牢固，时间长会脱落；难以形成稳定的分子；固定量也难以控制；生物分子在金表面容易丧失活性，尤其是在温度、酸碱度以及离子强度发生变化时更易失活；固定分子的取向也难以控制。 1.1.2 LB 膜技术 LB 膜技术是20 世纪 20-30 年代由美国科学家 Langmu ir 及其学生Blodgett建立的一种单分子膜堆积技术。它的基本原理是：将带有亲水头基和疏水长链的两亲性分子在亚相表面铺展形成单层膜，然后将这种气/液界面上的单层膜在恒定压力下转移到基片上，形成 LB 膜。按改变膜转移时基片表面相对于水面的不同运动方向，可以把 LB 膜的制备分成 X、Y 和 Z 三种方式。将基片表面垂直于水面向下挂膜，使成膜分子的疏水端指向基片，称 X 法；将基片反向从水下提出挂膜，使成膜分子的亲水端指向基片，称 Z 法；将基片上下往返运动挂膜，使各层分子的亲水和疏水端依次交替指向基片，称 Y 法。 LB 膜与其他膜相比具有以下特点： (1) 膜的厚度可以从零点几纳米至几纳米； (2) 高度各向异性的层状结构； (3) 理论上具有几乎没有缺陷的单分子层膜； LB膜法实质上是一种人工控制的特殊吸附方法，可在分子水平上实现某些组装设计，完成一定空间次序的分子组合。通过该方法可以将液面上有序排列的某些有机分子逐层转移到固定基片上，实现基片上的特定分子的高度有序排列。 SPR 生物传感芯片新工艺研发的理论方案 2 图1.1 LB 膜的制备原理 但是，LB膜自身存在着一些难以克服的缺点，限制了它的实际应用。LB膜中的分子与基片表面、层内分子之间以及层与层之间多以作用较弱的范德华力相结合。因此，LB膜是一种亚稳态结构，对热、化学环境、时间...
