一种双模式检测探针的结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及微纳检测设备技术领域，具体涉及一种双模式检测探针的结构及其制造方法，该双模式检测探针的结构包括双模式检测探针的针尖，针尖上开设有缺口，缺口延伸至针尖的末端，针尖被缺口分设为具有AFM扫描功能的寻址尖端和铆钉生物分子微尺度平台，具有AFM扫描功能的寻址尖端指向针尖的顶端，铆钉生物分子微尺度平台沿针尖的横截面延伸，铆钉生物分子微尺度平台的台面设有修饰层，修饰层能与带特定基团的生物分子连接，该双模式检测探针能精确地实现单分子操纵和能稳定地连接待测生物分子，并具有生物分子数量可控、扫描精度高的优点；该双模式检测探针由聚焦离子束技术和薄膜沉积技术在AFM探针的单根悬臂梁上的针尖加工而成。工而成。工而成。

【技术实现步骤摘要】
一种双模式检测探针的结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及微纳检测设备
，具体涉及一种双模式检测探针的结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]在单分子水平上研究DNA、RNA和蛋白质等生物体内重要的生物分子，对于疾病诊断、基因治疗以及药物筛选等至关重要。近几十年来，具有单分子分辨率的纳米孔传感器凭借其免标记、超灵敏、低成本、快速检测等优势，已广泛应用于DNA、RNA和蛋白质等生物分子的研究中，并有望成为下一代测序平台。
[0003]纳米孔的灵敏性来源于其受限的纳米尺度空间。当生物分子过孔时，由于生物分子对纳米孔的部分阻挡从而造成溶液中的离子电流阻塞。通过分析离子电流阻塞的幅值和持续时间，可以检测低浓度甚至亚纳米级的分子。当纳米孔大小与生物分子大小相当时，这种阻塞现象更为明显。
[0004]纳米孔传感器主要分为生物纳米孔和固态纳米孔。其中，固态纳米孔由于其优异的鲁棒性、易于调节的孔径大小以及广泛的加工方法和材料选择范围，逐渐成为继生物纳米孔后进行单分子分析的有力工具。不幸的是，DNA、RNA和蛋白质等生物分子超快的过孔速度，给固态纳米孔的精准检测带来了很大的挑战。为此，部分研究人员尝试使用基于AFM探针的单分子操纵方法。该方法将生物分子直接修饰连接在AFM探针针尖，随后通过控制AFM探针的上下/左右平移来操纵生物分子过孔并控制其过孔速度。然而，这种方法并不属于真正意义上的单分子操纵，这是由于AFM探针的整个针尖均具有修饰层，使AFM探针的整个针尖不可控地修饰了多个生物分子，造成多个生物分子同时过孔，影响了单个分子的检测精度。此外，针尖修饰生物分子会降低了AFM探针扫描精度，影响固态纳米孔的成像和寻址精度，并且由于生物分子直接连接在AFM探针针尖上，针尖在扫描成像和固态纳米孔寻址的过程中会使生物分子摩擦接触器件，导致生物分子容易从AFM探针针尖上的脱落，同样影响检测的精确度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种双模式检测探针，该双模式检测探针能精确地实现单分子操纵和能稳定地连接待测生物分子，并具有生物分子数量可控、扫描精度高的优点。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种双模式检测探针的结构及其制造方法。
[0007]为实现上述目的之一，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]提供一种双模式检测探针，包括双模式检测探针的针尖，所述针尖上开设有缺口，所述缺口延伸至所述针尖的顶端，所述针尖被所述缺口分设为具有AFM扫描功能的寻址尖端和铆钉生物分子微尺度平台，所述寻址尖端指向所述针尖的顶端，铆钉生物分子微尺度平台沿所述针尖的横截面延伸，所述铆钉生物分子微尺度平台的台面设有修饰层，所述修
饰层能与带特定基团的生物分子连接。
[0009]在一些实施方式中，所述修饰层包括金基底修饰层、银基底修饰层或铜基底修饰层中的任意一种。
[0010]在一些实施方式中，所述双模式检测探针的材质是硅、氮化硅、氧化硅或石英中的任意一种材质。
[0011]在一些实施方式中，所述双模式检测探针加工前的针尖形状为三棱锥、四棱锥或圆锥中的任意一种。
[0012]在一些实施方式中，所述双模式检测探针设有若干根悬臂梁，每根悬臂梁上各设有一根针尖。
[0013]本专利技术一种双模式检测探针的有益效果：
[0014](1)本专利技术的双模式检测探针，其通过在AFM探针的单根悬臂梁上的针尖开设缺口，使探针的针尖分设为具有AFM扫描功能的寻址尖端和铆钉生物分子微尺度平台，由于寻址尖端没有露出修饰层而铆钉生物分子微尺度平台露出预设面积的修饰层，使得带特定基团生物分子仅连接在铆钉生物分子微尺度平台上而不会连接在寻址尖端上，这样一方面避免生物分子干扰寻址尖端的扫描成像功能，另一方面通过控制铆钉生物分子的台面面积以及露出预设面积的修饰层即可精确控制连接生物分子的量，实现精确的单生物分子操纵过孔，克服现有技术无法实现单生物分子操纵过孔导致检测干扰的问题。
[0015](2)本专利技术的双模式检测探针，由于铆钉生物分子微尺度平台与具有AFM扫描功能的寻址尖端存在一定距离，即使寻址尖端在对器件进行扫描成像和寻址的移动过程中，铆钉生物分子微尺度平台上的生物分子也不会触碰或摩擦到器件，有助于避免现有技术生物分子容易被触碰或摩擦脱落的问题，提高了生物分子连接的稳定性，更保证了检测的稳定性。
[0016]为实现上述目的之二，本专利技术提供以下技术方案：
[0017]提供一种双模式检测探针的制造方法，制造上述的双模式检测探针，包括以下步骤，
[0018]S1、根据成像分辨率和扫描精度预设具有AFM扫描功能的寻址尖端和铆钉生物分子微尺度平台的尺寸；
[0019]S2、根据预设具有AFM扫描功能的寻址尖端和铆钉生物分子微尺度平台的尺寸，铣削AFM探针的针尖，形成具有AFM扫描功能的寻址尖端和铆钉生物分子微尺度平台；
[0020]S3、在S2处理后的针尖上沉积修饰层；
[0021]S4、在S3处理后的针尖上沉积隔离层，所述隔离层覆盖所述修饰层；
[0022]S5、铣削位于所述铆钉生物分子微尺度平台的台面上的隔离层，使所述铆钉生物分子微尺度平台露出预设面积的所述修饰层，预设面积由生物分子的大小、形状和数量确定，剩余隔离层保持覆盖所述针尖的其余部分。
[0023]在一些实施方式中，通过聚焦离子束铣削所述AFM探针的针尖和/或铣削所述隔离层，所述聚焦离子束是聚焦镓离子束、聚焦氦离子束或聚焦氖离子束中的任意一种。
[0024]在一些实施方式中，通过薄层沉积技术沉积所述修饰层和/或所述隔离层，所述薄层沉积技术是物理气相沉积技术、化学气相沉积技术或原子层沉积技术中的任意一种。
[0025]在一些实施方式中，所述修饰层的厚度为10nm～1000nm。
[0026]在一些实施方式中，所述隔离层的厚度为10nm～1000nm。
[0027]在一些实施方式中，所述隔离层的材质是氧化铝或氧化钛。
[0028]本专利技术一种双模式检测探针的使用方法有益效果：
[0029]本专利技术的双模式检测探针的制造方法通过铣削和沉积的技术，快速准确地在AFM探针的单根悬臂梁上的针尖制造出具有AFM扫描功能的寻址尖端和露出预设面积修饰层的铆钉生物分子微尺度平台，预设面积根据生物分子基团预设设定，有助于控制生物分子连接的数量，实现单分子操纵；寻址尖端上的隔离层不与生物分子基团发生偶联反应，保证寻址尖端不连接生物分子且保持扫描成像功能；铆钉生物分子微尺度平台与寻址尖端存在一定距离，可避免现有技术生物分子容易被触碰或摩擦脱落的问题，提高生物分子连接的稳定性，更保证了检测的稳定性。
附图说明
[0030]图1是现有技术的AFM探针及其针尖的结构示意图和局部放大结构示意图。
[0031]图2是现有技术的悬臂梁和针尖的结构示意图。
[0032]图3是本专利技术实施例示出的铣削缺口后的针尖结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双模式检测探针，其特征是：包括双模式检测探针的针尖，所述针尖上开设有缺口，所述缺口延伸至所述针尖的末端，所述针尖被所述缺口分设为具有AFM扫描功能的寻址尖端和铆钉生物分子微尺度平台，所述具有AFM扫描功能的寻址尖端指向所述针尖的顶端，所述铆钉生物分子微尺度平台沿所述针尖的横截面延伸，所述铆钉生物分子微尺度平台的台面设有修饰层，所述修饰层能与带特定基团的生物分子连接。2.根据权利要求1所述的双模式检测探针，其特征是：所述修饰层包括金基底修饰层、银基底修饰层或铜基底修饰层中的任意一种。3.根据权利要求1所述的双模式检测探针，其特征是：所述双模式检测探针的材质是硅、氮化硅、氧化硅或石英中的任意一种材质。4.根据权利要求1所述的双模式检测探针，其特征是：所述双模式检测探针加工前的针尖形状为三棱锥、四棱锥或圆锥中的任意一种。5.根据权利要求4所述的双模式检测探针，其特征是：所述双模式检测探针设有若干根悬臂梁，每根悬臂梁上各设有一根针尖。6.一种双模式检测探针的制造方法，其特征是：制造权利要求1
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5任一项所述的双模式检测探针，包括以下步骤，S1、根据成像分辨率和扫描精度预设具有AFM扫描功能的尖端和铆钉生物分子微尺度平台的尺寸；S2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志山，黄洁钰，王成勇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：