基于導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米孔檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)及其制備方法，可用于檢測長鏈聚合物(DNA、RNA或多肽)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，使用固態(tài)納米孔對長鏈聚合物(DNA、RNA或多肽)進(jìn)行檢測具有低成本、高讀長、易集成等優(yōu)點(diǎn)，但是長鏈聚合物在固態(tài)納米通道中的傳輸速度極大地影響著其檢測與識別效果，而長鏈聚合物也往往會停留在納米孔附近，造成納米孔阻塞。如何實現(xiàn)長鏈聚合物在納米孔中傳輸速度的可控調(diào)節(jié)，減少長鏈聚合物對納米孔的阻塞，是目前納米孔測序技術(shù)面臨的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。
[0003]因此，目前急需一種可使長鏈聚合物在可控速率下順利通過納米孔的檢測系統(tǒng)，而在納米孔薄膜上集成微納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是構(gòu)建此種系統(tǒng)的有效手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)及其制備方法，可用于檢測長鏈聚合物，能夠減慢待測長鏈聚合物通過納米孔的速度，此外還可有效避免長鏈聚合物堵塞納米孔的現(xiàn)象。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)，包括電解質(zhì)溶液腔室、導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)和用于檢測長鏈聚合物的電流檢測系統(tǒng)；
[0007]所述導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)包括納米孔層薄膜和緊貼于納米孔層薄膜上的導(dǎo)電聚合物薄膜，所述納米孔層薄膜上設(shè)置有納米孔；所述導(dǎo)電聚合物薄膜具有微納米孔隙結(jié)構(gòu)；
[0008]所述導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)設(shè)置于電解質(zhì)溶液腔室內(nèi)部并將其分成上腔室和下腔室，所述納米孔和導(dǎo)電聚合物薄膜中的微納米孔隙結(jié)構(gòu)形成連通上腔室和下腔室的通道；
[0009]所述電流檢測系統(tǒng)包括電源、電極1、電極II和電流計；所述電極I和電極II分別置于上腔室和下腔室內(nèi)；電源、電極1、電極II和電流計串聯(lián)形成用于檢測待檢測物的電路。
[0010]進(jìn)一步，所述納米孔層薄膜上設(shè)置的納米孔可為一個或多個。
[0011]進(jìn)一步，所述導(dǎo)電聚合物薄膜具有微納米孔隙結(jié)構(gòu)，材料為聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚3，4-乙烯二氧噻吩等導(dǎo)電聚合物及其相關(guān)的改性或摻雜的復(fù)合材料。
[0012]進(jìn)一步，所述導(dǎo)電聚合物薄膜可以在納米孔層薄膜的一側(cè)，也可以在納米孔層薄膜的上下兩側(cè)。
[0013]進(jìn)一步，所述納米孔層薄膜的材料為氮化娃、石墨稀、二硫化鉬、二氧化娃或三氧化二鋁薄膜中的一種。
[0014]進(jìn)一步，還包括導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的DNA測序裝置和蛋白質(zhì)測序裝置。
[0015]本發(fā)明還提供了一種基于導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)制備方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一:在硅片兩面生成納米孔層薄膜；
[0017]步驟二:在納米孔層薄膜上形成納米孔；
[0018]步驟三:對納米孔薄膜進(jìn)行表面改性；
[0019]步驟四:在改性的納米孔薄膜上形成導(dǎo)電聚合物薄膜；
[0020]步驟五:將導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)設(shè)置于電解質(zhì)溶液腔室內(nèi)部并將其分成上腔室和下腔室，并使納米孔和導(dǎo)電聚合物上的微納米孔隙形成連通上腔室和下腔室的通道;
[0021]步驟六:將電流檢測系統(tǒng)一端設(shè)置于上腔室內(nèi)，另一端設(shè)置于下腔室內(nèi)并形成用于檢測待檢測物的電路。
[0022]進(jìn)一步，所述步驟四中的形成方法包括化學(xué)氧化聚合法和電化學(xué)聚合法。
[0023]進(jìn)一步，所述步驟六中的電流檢測系統(tǒng)包括電源、電極1、電極II和電流計；所述電極I和電極II分別置于上腔室和下腔室內(nèi)；電源、電極1、電極II和電流計串聯(lián)形成用于檢測待檢測物的電路。
[0024]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用可通過簡單方法合成的導(dǎo)電聚合物形成的多孔微納結(jié)構(gòu)使長鏈聚合物在穿過納米孔前的運(yùn)動路徑復(fù)雜化，結(jié)合導(dǎo)電聚合物與長鏈聚合物分子間的靜電作用力，減緩甚至控制長鏈聚合物在納米孔中的傳輸速度，一并實現(xiàn)長鏈聚合物穿過納米孔前的線性化，打破長鏈聚合物纏繞狀態(tài)，避免長鏈聚合物阻塞納米孔，有效提高納米孔檢測長鏈狀聚合物的可靠性。
【附圖說明】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0026]圖1為本發(fā)明實施例制作導(dǎo)電聚合物-納米孔集成結(jié)構(gòu)的流程示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實施例制備的導(dǎo)電聚合物-納米孔集成結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實施例所制備的基于導(dǎo)電聚合物-納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中:1-氮化硅薄膜、2-導(dǎo)電聚合物薄膜、3-納米孔、4-上腔室、5-下腔室、6-電源、7-電極1、8-電極I1、9-電流計、10-長鏈聚合物。
【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0031]實施例1:
[0032]本實施例提供的一種基于導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)，包括電解質(zhì)溶液腔室、導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)和電流檢測系統(tǒng)；
[0033]所述導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)包括納米孔層薄膜和疊加其上的導(dǎo)電聚合物薄膜，本實施例的納米孔層薄膜為氮化硅薄膜I ;導(dǎo)電聚合物薄膜為聚吡咯薄膜2 ;所述納米孔層薄膜上設(shè)置有納米孔3 ;所述聚吡咯薄膜具有微納米孔隙結(jié)構(gòu)；
[0034]所述導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)設(shè)置于電解質(zhì)溶液腔室內(nèi)部并將其分成上腔室4和下腔室5，所述納米孔3和導(dǎo)電聚合物薄膜中的微納孔隙結(jié)構(gòu)形成連通上腔室4和下腔室5通道；
[0035]所述電流檢測系統(tǒng)一端設(shè)置于上腔室內(nèi)，另一端設(shè)置于下腔室內(nèi)并形成用于檢測待檢測物的電路。
[0036]所述導(dǎo)電聚合物薄膜上形成的微納米孔隙與納米孔層薄膜設(shè)置的納米孔貫通連接。
[0037]所述電流檢測系統(tǒng)包括電源6、電極I 7、電極II 8和電流計9 ；
[0038]所述電極I 7和電極II 8分辨置于上腔室4和下腔室5內(nèi)；
[0039]所述電源6、電極I 7、電極II 8和電流計9串聯(lián)形成檢測待檢物的電路。
[0040]本實施例的制作導(dǎo)電聚合物薄膜的材料還可以選擇聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚3，4-乙烯二氧噻吩等導(dǎo)電聚合物及其相關(guān)的改性或摻雜的復(fù)合材料。
[0041]本實施例的制作納米孔層薄膜的材料還可以選擇石墨烯、二硫化鉬、二氧化硅或三氧化二鋁薄膜中的一種。
[0042]本實施例還提供了一種基于導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)的納米孔檢測系統(tǒng)的制備方法，包括以下步驟:
[0043]I)在硅片兩面生成納米孔層薄膜；
[0044]2)在納米孔層薄膜上形成納米孔；
[0045]3)對納米孔薄膜進(jìn)行表面改性；
[0046]4)在改性的納米孔薄膜上形成導(dǎo)電聚合物薄膜；
[0047]5)將導(dǎo)電聚合物納米孔集成結(jié)構(gòu)設(shè)置于電解質(zhì)溶液腔室內(nèi)部并將其分成上腔室和下腔室，納米孔和導(dǎo)電聚合物薄膜中的微納米孔隙形成連通上腔室和下腔室通道；