(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210557365.9 (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 上海理工大 学 地址 200093 上海市杨 浦区军工路516号 (72)发明人 顾虹宇　彭滟　刘炳伟　郝雨凡　 (74)专利代理 机构 上海邦德专利代理事务所 (普通合伙) 31312 专利代理师 郭靖宇 (51)Int.Cl. G01N 21/3581(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物 传感器 (57)摘要 本发明公开了一种基于太赫兹特征吸收的 可剥落型生物传感器， 包括： 利用光刻技术加工 得到金属开口谐振环的芯片， 比起常规芯片多了 可溶解的中间层， 尺寸参数可调节， 结构为微米 量级。 在用丙酮浸泡后， 溶解光刻胶分离出分立 的众多小单元微型生物传感器。 在太赫兹光照射 下， 微型生物传感器与太赫兹波发生表面等离子 体效应会使微型生物传感器周围 电磁场在结构 开口形成一个特征吸收峰。 该传感器可以与其它 生物检测技术相结合， 剥落下的结构可与待测物 反应结合， 然后通过孵化抗体实现对待测样本中 抗原等物质的特异性识别和含量 分析。 根据本发 明， 剥落结构可 实现360度与待测物反应结合， 相 比传统器件使用表面积更大， 反应结合更完善充 分， 可有效扩展待测物的检测限， 提高太赫兹检 测的灵敏度。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115015154 A 2022.09.06 CN 115015154 A 1.一种基于太赫兹特 征吸收的可剥落型生物传感器， 其特 征在于， 包括： 超材料芯片， 所述超材 料芯片包括多个阵列排布的超材 料单元； 所述超材料单元包括矩形基底(2 ‑1)、 设置于所述矩形基底(2 ‑1)上的衬底(2 ‑2)及附 着于衬底(2 ‑2)上的金属层， 所述金属层为具有开口谐振环(2 ‑3)， 衬底(2 ‑2)上均匀分布有 多个开口谐振环(2 ‑3)， 每个开口谐振环(2 ‑3)之间横向与纵向的间距相同； 超材料芯片由多个开口谐振环(2 ‑3)行列同方向对齐的超材 料单元形成。 2.如权利要求1所述的一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物传感器， 其特征在于， 开口谐振环(2 ‑3)的材料为多类金属、 半导体材料及它们的各类组合， 包括金、 银、 铂金、 铜、 石墨烯、 硅， 且开口谐振环(2 ‑3)通过光刻技 术加工得到金属微谐振环。 3.如权利要求2所述的一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物传感器， 其特征在于， 衬底(2‑2)的材料为可溶解与可被均匀旋 涂的光刻 胶。 4.如权利要求3所述的一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物传感器， 其特征在于， 所述超材料芯片通过丙酮可溶衬底层的溶液剥落下第三层所有金属微谐振环， 得到小 单位 微型生物传感器， 所述微型生物传感器用于实现360度与待测物反应结合， 进 行特异性识别 和含量分析。 5.如权利要求4所述的一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物传感器， 其特征在于， 超材料芯片剥落包括以下步骤： S1、 将超材料芯片放入丙酮中浸泡芯片溶解光刻胶的衬底， 将超材料芯上的丙酮同分 挥发； S2、 加入去离 子水， 进行超声抖动分离出目标 可剥落型生物传感器； S3、 取出剩余衬底芯片， 得到只含有目标 可剥落型生物传感器和去离 子水的混合液体。 6.如权利要求5所述的一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物传感器， 其特征在于， 完成剥落步骤后， 对剥落下来的小单元微型生物传感器进行生物修饰， 连接上抗体后得到 抗体‑微型生物传感器， 所述抗体 ‑微型生物传感器用于后 期与待测样本 反应捕获样本中的 抗原用于含量分析。 7.如权利要求1所述的一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物传感器， 其特征在于， 超材料芯片的结构为任意形状、 大小、 厚度以及不同形状的组成形式。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115015154 A 2一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生物传感器 技术领域 [0001]本发明涉及太赫兹检测的技术领域， 特别涉及一种基于太赫兹特征吸收的可剥落 型生物传感器。 背景技术 [0002]迄今为止， 太赫兹光谱已被用于检测不同的药物和生物标志物。 太赫兹波具有无 损伤性、 高穿透性和光谱指纹等特点， 已被证明是一种很有 前途的生物传感技术。 超材料芯 片结合太赫兹光谱的试验所需的样品量较少， 检测限已提高到微克甚至纳克量级， 相比传 统的压片试验可极大地优化检测敏感度和检测下限， 可用于生物传感。 [0003]常规的超结构芯片通常由两层材料组成， 分别为： 1)基底层， 其材料通常为聚酰亚 胺、 硅、 石英等对太赫兹波 具有较好透射能力的材料； 2)金属层， 其材料通常为金、 铜等具有 良好电导率的电极材料。 其中， 金属层需要进行图形设计， 使其成为非对称状态， 在遇到不 同电场方向的太赫兹波入射时， 其在不同方向产生的电势差会不同， 从而导致超结构具有 不同频率和强度的特征吸收峰。 这种 频率选择性可被用来实现对太赫兹光束的调控、 过滤 和偏振检测， 具有连续可调、 高灵敏性的优势。 但是在生物检测方面， 由于普通超材料芯片 检测的单一性， 目标物质类别局限于蛋白等分子， 而无法实现抗原抗体的特异性检测的要 求， 所以太赫兹光谱检测无法发展至更深领域。 发明内容 [0004]针对现有技术中存在的不足之处， 本发明的目的是提供一种基于太赫兹特征吸收 的可剥落型生物传感器， 剥落结构可实现360度与待测物反应结合， 相比传统器件使用表 面 积更大， 反应结合更完善充分， 可有效扩展待测物的检测限， 提高太赫兹检测的灵敏度。 为 了实现根据本发明的上述目的和其他优点， 提供了一种基于太赫兹特征吸收的可剥落型生 物传感器， 包括： [0005]超材料芯片， 所述超材 料芯片包括多个阵列排布的超材 料单元； [0006]所述超材料单元包括矩形基底、 设置于所述矩形基底上的衬底及附着于衬底上的 金属层， 所述金属层为具有开口谐振环， 衬底上均匀分布有多个开口谐振环， 每个开口谐振 环之间横向与纵向的间距相同； [0007]超材料芯片由多个开口谐振环行列同方向对齐的超材 料单元形成。 [0008]优选的， 开口谐振环的材料为多类金属、 半导体材料及它们的各类组合， 包括金、 银、 铂金、 铜、 石墨烯、 硅， 且开口谐振环通过光刻技 术加工得到金属微谐振环。 [0009]优选的， 衬底的材 料为可溶解与可被均匀旋 涂的光刻 胶。 [0010]优选的， 所述超材料芯片通过丙酮可溶衬底层的溶液剥落下第三层所有金属微谐 振环， 得到小单位微型生物传感器， 所述微型生物传感器用于实现360度与待测物反应结 合， 进行特异性识别和含量分析。 [0011]优选的， 超材 料芯片剥落包括以下步骤：说　明　书 1/3 页 3 CN 115015154 A 3