本实用新型专利技术公开了一种基于贵金属纳米阵列和SERS技术的DNA芯片。该DNA芯片的衬底为以贵金属纳米阵列为衬底的SERS衬底；在贵金属纳米列阵上划分有若干区域，在每个区域的表面上修饰连接有不同的若干DNA探针使DNA芯片成为含有不同探针DNA的芯片。该DNA芯片为利用贵金属纳米阵列和表面增强拉曼光谱(SERS)技术而设计一种DNA芯片，利用这些探针DNA对目标DNA进行检测产生SERS信号，根据SERS信号的频率变化、幅值差异来实现对目标DNA的识别以及定量检测，实现目标DNA和基因的检测和分析。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及生物检测、生物技术和纳米
，尤其涉及一种基于贵金属 纳米阵列和SERS技术的DNA芯片。
技术介绍
DNA芯片又称基因芯片（genechip)是生物芯片的一种，是指将大量探针分子固定 于支持物上，根据碱基互补配对原理，与标记的样品分子进行杂交，通过检测杂交信号的强 度及分布进而得到靶分子的序列和数量的信息。DNA芯片的支持物包括玻片、硅片、NC膜、 Nylon膜等。DNA芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、农作物的优育优选、司法鉴定、食 品卫生监督、环境检测等许多领域。目前DNA芯片的检测技术包括荧光、质谱以及同位素标 记，其中荧光是最主要的检测方法。但这些方法存在一些局限性，例如：荧光的光谱谱带较 宽，从而限制了对体系的多重检测；不同荧光染料需要不同波段的激发光激发，增加了检测 成本；荧光染料在激发光的激发下容易出现光漂白的现象等。 表面增强拉曼光谱（SERS)技术是一种先进的无损检测技术，它是当分子吸附在 一些特殊金属（主要为贵金属）或半导体纳米结构表面时，其拉曼散射信号被增强多个数 量级的现象。SERS为Surface-enhanced Raman scattering的英文缩写，中文意义为表面 增强拉曼散射。它具有快速、简单、灵敏度高、指纹识别以及可重复性好的优势。SERS技术 已经得到广泛，在化学、生物和医学以及环境等领域都发挥着越来越重要的作用。相比于荧 光，SERS的具有丰富的特征拉曼光谱线，且拉曼光谱谱带窄，能够为分析物提供更加丰富的 结构信息。现在利用SERS在一些体系中甚至能达到单分子水平的检测灵敏度。但是，目 前还没有出现利用SERS技术而设计的基因芯片。
技术实现思路
本技术的目的在于利用贵金属纳米阵列和表面增强拉曼光谱（SERS)技术而 设计一种基于贵金属纳米阵列和SERS技术的DNA芯片，实现目标DNA和基因的检测和分 析。 本技术是通过以下技术方案实现的：一种基于贵金属纳米阵列和SERS技 术的DNA芯片：该DNA芯片的衬底为以贵金属纳米阵列为衬底的SERS衬底，SERS为 Surface-enhanced Raman scattering的英文缩写，中文意义为表面增强拉曼散射；在贵 金属纳米列阵上划分有若干区域，在每个区域的表面上修饰连接有不同的若干DNA探针使 DNA芯片成为含有不同探针DNA的芯片。 作为上述方案的进一步改进，探针DNA的一端修饰巯基，通过巯基使得探针DNA与 SERS衬底结合在一起。 作为上述方案的进一步改进，所述贵金属纳米阵列为金Au纳米阵列。 作为上述方案的进一步改进，所述贵金属纳米阵列为银Ag纳米阵列。 作为上述方案的进一步改进，SERS衬底还包括AA0模板，AA0是Anodic Aluminum Oxide Template的英文缩写，中文意义为阳极氧化错模板，贵金属纳米阵列设置在AAO模 板上。 优选地，贵金属纳米阵列采用电镀或溅射的方式设置在AA0模板上。 本技术利用SERS技术，设计以贵金属金（Au)或银（Ag)纳米阵列为衬底的 DNA芯片。在制作时可选取或自行制备贵金属纳米阵列，然后在纳米阵列不同区域的表面修 饰连接不同探针DNA，在使用时可根据DNA碱基互补配对的原理利用这些探针DNA对目标 DNA进行检测，再根据实际需要，进一步滴加具有特征拉曼信号的报告DNA，并根据DNA杂交 前后芯片上的SERS信号（包括频率、强度）变化、差异来实现对目标DNA的识别和定量检 测。【附图说明】 图1为本技术较佳实施例提供的DNA芯片的DNA检测原理示意图。 图2为本技术较佳实施例提供的DNA芯片的制作及检测流程示意图。 图3为图2中DNA芯片的结构示意图。 图4为DNA芯片的锥形孔AA0模板制备流程图。 图5为DNA芯片的具有格子状Ag纳米柱阵列的SERS衬底的制备流程示意图。 图6为利用DNA芯片的探针DNA直接检测目标DNA时的光谱图，具体的光谱为：底 部为探针DNA的SERS光谱；顶部为探针DNA与不同浓度目标DNA杂交后的SERS光谱。 图7为在DNA芯片上连接探针DNA的SERS衬底上滴加待测的目标DNA，然后检测 与目标DNA部分片段互补配对报告DNA的SERS信号图，SERS信号为：底部光谱为报告DNA 未经任何处理直接测试得到的SERS信号；顶部光谱为检测不同浓度下目标DNA的SERS信 号。 图8为检测目标DNA与报告DNA混合后的SERS信号图。【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施实例，对 本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实 用新型，并不用于限定本技术。 首先申明本专利技术中的DNA有三种：探针DNA、目标DNA、以及报告DNA。其中探针DNA 用来捕获目标DNA，报告DNA用来发出探测信号的。请一并参阅图1、图2、图3,本技术 的DNA芯片，其衬底为以贵金属纳米阵列为衬底的SERS衬底；在贵金属纳米列阵上划分有 若干区域，在每个区域的表面上修饰连接有不同的若干DNA探针，使DNA芯片成为含有不同 探针DNA的芯片（如图3所示）。利用这些DNA探针对目标DNA进行检测产生SERS信号， 根据SERS信号的频率变化、幅值差异来实现对目标DNA的识别以及定量检测（如图2所 示）。 本技术的DNA芯片的基本原理如图1所示：选取或自行制备贵金属纳米阵列， 然后在纳米阵列不同区域的表面修饰连接不同探针DNA，然后根据DNA碱基互补配对的原 理利用这些探针DNA对目标DNA进行检测，再根据实际需要，进一步滴加具有特征拉曼信号 的报告DNA，并根据DNA杂交前后芯片上的SERS信号（包括频率、强度）变化、差异来实现 对目标DNA的识别和定量检测，主要指频率变化、幅值差异。 如图2所示，本技术利用商业贵金属（Au或Ag)纳米阵列作为DNA芯片的 衬底，或者，可以自己利用AA0模板方法制备得到排列整齐、间距合适、SERS活性强的金 或银的贵金属纳米阵列作为DNA芯片的衬底，其中金、银纳米陈列可以通过电镀或溅射的 方法得到。在贵金属纳米列阵上划分大小合适的小区域（在图中标注为11，12，13 ;… 21，22, 23…;31，32, 33…），在每个区域上可以连接上不同的DNA探针，连接方法可以用巯基 连接的方式，从而得到适用于SERS测量的DNA芯片。 在DNA芯片上滴加含有目标DNA的溶液，在合适的条件下（等待时间、温度等），使 不同的探针DNA与相应的目标DNA进行互补配对，然后检测杂交后的SERS信号，并分析芯 片上的DNA的SERS信号（包括频率、强度）变化、差异，初步判断检测目标DNA的情况。 可在DNA芯片上滴加或浸泡与目标DNA某一段互补配对的报告DNA，其一端带有 容易产生SERS信号的分子基团，然后通过检测报告DNA的SERS信号，达到检测和识别目标 DNA的目的。 本技术以在锥形孔AA0模板表面通过离子溅射的方法得到的Ag纳米柱阵列 为SERS衬底，制备了基于SERS技术的DNA芯片（原理性实验），具体步骤如下： 1、表面带有纳米尖端结构锥形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于贵金属纳米阵列和SERS技术的DNA芯片，其特征在于：该DNA芯片的衬底为以贵金属纳米阵列为衬底的SERS衬底；在贵金属纳米列阵上划分有若干区域，在每个区域的表面上修饰连接有不同的若干DNA探针使DNA芯片成为含有不同探针DNA的芯片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄青，孙克喜，孟国文，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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