一种荧光增益型NC膜及其制备方法和应用

本发明属于材料学领域，特别是涉及一种荧光增益型nc膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、硝酸纤维素膜(nitrocellulose filter membrane，简称nc膜)，是胶体金试纸中用做c/t线的承载体，同时也是免疫反应的发生之处，nc膜是生物学试验中最重要的耗材之一，目前的nc膜大多通过在c/t线上设置与目标物相对应的抗体，通过颜色的改变来进行识别，灵敏度较低。

2、光子晶体因其独特的光学特性，在低浓度的离子、dna、蛋白质和生物探针等生物材料的高灵敏检测领域有着重大研究意义。借助光子晶体固有的荧光增强放大荧光信号的性质，可实现光子晶体生物传感器检测灵敏度的大幅度提升，降低生物检测限，但是，目前的光子晶体主要通过与待测物进行特异性识别，形成相应的发光体系，例如共振能量转移识别体系进行检测，检测体系较复杂，制备难度较大，成本较高。

技术实现思路

1、为改善现有技术的不足，本发明提供一种光子晶体型nc膜，所述光子晶体型nc膜包含nc膜和位于nc膜光子晶体区域的光子晶体结构，所述光子晶体区域包括c线和t线所在的区域。

2、根据本发明的实施方案，所述光子晶体结构上设置有c线和t线。

3、根据本发明的实施方案，所述c线、t线包括生物材料，所述生物材料上具有能够与光子晶体反应的基团。例如，所述c线、t线通过生物材料连接在光子晶体上形成。

4、根据本发明的实施方案，所述生物材料通过化学键连接在光子晶体上。

5、根据本发明的实施方案，所述t线上的生物材料为不与所述待检测物质结合的生物材料。

6、根据本发明的实施方案，所述c线上的生物材料为能够与目标分析物发生特异性反应的材料。

7、根据本发明的实施方案，所述特异性反应的材料选自酶、dna/rna、抗原、抗体、适配体、生物素-链霉亲和素、蛋白受体等中的至少一种。

8、本发明还提供一种上述光子晶体型nc膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

9、将上述光子晶体膜上的光子晶体结构转印到nc膜的光子晶体区域上，得到所述光子晶体型nc膜。

10、根据本发明的实施方案，所述转印通过常规的转印方法进行。

11、根据本发明的实施方案，所述制备方法进一步包括以下步骤：将生物材料固定在所述光子晶体结构上。

12、根据本发明的实施方案，将生物材料固定在光子晶体结构上之前，还包括如下步骤：将所述光子晶体结构活化，使所述光子晶体上的反应基团暴露，所述反应基团是指能够与生物材料反应的基团。

13、根据本发明的实施方案，所述活化包括在所述光子晶体结构上涂活化剂。

14、本发明还提供一种上述光子晶体型nc膜或上述方法制备的光子晶体型nc膜在生物检测中的应用。

15、本发明还提供一种上述光子晶体型nc膜检测生物标志物的方法，所述方法包括以下步骤：使待测样品与所述光子晶体型nc膜通过毛细作用层析接触。

16、根据本发明的实施方案，所述方法包括如下步骤：

17、a)以不同浓度的标准生物标志物样品与所述光子晶体型nc膜的通过毛细作用层析接触，测定荧光值；

18、b)将待测样品与所述光子晶体型nc膜的通过毛细作用层析接触，检测c/t线的荧光信号。

19、根据本发明的实施方案，步骤b)中，将待测样品与所述光子晶体型nc膜的通过毛细作用层析接触之前，还包括如下步骤：将待测样品与检测抗体混合，所述检测抗体上连接有受体物质。

20、根据本发明的实施方案，所述受体物质包括纳米晶和荧光染料标记分子中的至少一种。

21、根据本发明的实施方案，所述纳米晶选自二氧化硅纳米晶、二氧化钛纳米晶、氧化锆纳米晶、氧化锌纳米晶、硫化镉纳米晶、碲化镉纳米晶、纳米金量子点、纳米银量子点中的至少一种。

22、根据本发明的实施方案，所述荧光染料标记分子选自cy3、cy5、fitc、rhb等中的至少一种。

23、本发明还提供一种生物检测平台，所述生物检测平台含有上述光子晶体型nc膜或上述方法制备的光子晶体型nc膜。

24、有益效果

25、1.本发明通过保湿剂和润湿剂调控光子晶体(如乳胶球)墨水的黏度和表面张力，光子晶体墨水的平均表面张力小于35.5mn/m，在20℃下的粘度小于4m·pa·s-1，在25℃下的粘度小于3.5m·pa·s-1；从而有效调控光子晶体墨水在基材表面的铺展、浸润行为；进而使得光子晶体(如乳胶球)通过卷筒印刷机、涂布机在基材上实现快速有序组装形成均匀的光子晶体薄膜。

26、2.本发明制备的光子晶体具有荧光增益作用，将光子晶体薄膜通过热压印方式转印到nc膜上，制备得到光子晶体型nc膜，由于光子晶体的存在，使得在nc膜上进行检测时，当检测抗体-目标检测物-生物材料在光子晶体上形成三明治结构时，连接在检测抗体的受体物质与光子晶体的距离拉近，在受体物质原有荧光基础上，光子晶体的增益效果能够使检测抗体报告的荧光增益10-100倍，将检测限降低一至二个数量级，实现对低浓度待检测物的痕量检测。

27、3.本发明搭建生物平台具有普适性，通过简单的偶联反应将生物材料(抗体、适配体以及多肽等)固定，实现可视化检测。

28、4.本发明的光子晶体型nc膜制备方法简单，绿色环保，可以大规模制备，易于商用。

29、5.本发明的光子晶体不仅可以对荧光标记物具有荧光增强作用，还是可以作为偶联生物材料(抗体、适配体以及多肽等)的载体，既是一个生物检测探针，也是一个生物检测平台。

技术特征：

1.一种光子晶体型nc膜，其特征在于，所述光子晶体型nc膜包含nc膜和位于nc膜光子晶体区域的光子晶体结构，所述光子晶体区域包括c线和t线所在的区域。

2.根据权利要求1所述的光子晶体型nc膜，其特征在于，所述光子晶体结构上设置有c线和t线。

3.一种权利要求1或2所述光子晶体型nc膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的光子晶体型nc膜的制备方法，其特征在于，所述转印通过常规的转印方法进行。

5.根据权利要求4所述的光子晶体型nc膜的制备方法，其特征在于，所述活化包括在所述光子晶体结构上涂活化剂。

6.一种权利要求1或2所述光子晶体型nc膜或权利要求3-5任一项所述方法制备的光子晶体型nc膜在生物检测中的应用。

7.一种采用权利要求1或2光子晶体型nc膜检测生物标志物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：使待测样品与所述光子晶体型nc膜通过毛细作用层析接触。

8.根据权利要求7所述的光子晶体型nc膜检测生物标志物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的光子晶体型nc膜检测生物标志物的方法，其特征在于，所述受体物质包括纳米晶和荧光染料标记分子中的至少一种。

10.一种生物检测平台，其特征在于，所述生物检测平台含有权利要求1或2所述光子晶体型nc膜或权利要求3-5任一项所述方法制备的光子晶体型nc膜。

技术总结
本发明属于材料学领域，特别是涉及一种荧光增益型NC膜及其制备方法和应用。所述光子晶体型NC膜包含NC膜和位于NC膜光子晶体区域的光子晶体结构。在NC膜上进行检测时，当检测抗体‑目标检测物‑生物材料在光子晶体上形成三明治结构时，连接在检测抗体的受体物质与光子晶体的距离拉近，在受体物质原有荧光基础上，光子晶体的增益效果能够使检测抗体报告的荧光增益10‑100倍，将检测限降低一至二个数量级，实现对低浓度待检测物的痕量检测。

技术研发人员：苏萌,迟基梅,宋延林
受保护的技术使用者：中国科学院化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15