研發團隊提出新型納米孔芯片，實現抗體修飾精準控制

在國家自然科學基金、廣東省重點領域研發計劃等項目資助下，廣東工業大學機電工程學院教授王成勇團隊在極端制造領域取得新進展。近日，相關研究成果在線發表于《先進科學》（Advanced Science）。

Al₂O₃/Au/Si₃N₄納米孔三明治陣列芯片AFP定量檢測原理圖。研究團隊供圖，下同

研究納米孔陣列芯片實現高通量單分子精準檢測已成為DNA測序和多種疾病標志物檢測的重要手段。然而，納米孔陣列結構設計依據尚不清晰。且對納米孔陣列進行修飾抗體時，納米孔內壁與孔口邊緣會同時修飾抗體分子，都會捕獲腫瘤標志物。由此導致孔口邊緣抗體捕獲的腫瘤標志物不被阻塞電流信號表達，從而降低了腫瘤標志物定量檢測的精度。抗體修飾位置不準，導致腫瘤標志物定量檢測可靠性降低。

Al₂O₃/Au/Si₃N₄納米孔三明治陣列芯片表征圖。

針對上述科學難題，研究人員開展納米孔陣列結構設計與可控制造研究。提出Al₂O₃/Au/Si₃N₄納米孔三明治陣列芯片，利用該納米孔三明治結構中的Al₂O₃、Au、Si₃N₄與抗體官能團之間結合力的差別實現抗體修飾位置主動精準控制，進而解決抗體修飾位置問題。通過MEMS工藝與氦離子束極端制造方方法，實現Al₂O₃/Au/Si₃N₄納米孔三明治陣列芯片可控制造，并在此基礎上實現了fM級甲胎蛋白AFP 的精確檢測。

Al₂O₃/Au/Si₃N₄納米孔三明治陣列芯片檢測結果圖。

論文通訊作者、廣東工業大學機電工程學院教授袁志山表示，該研究不僅推動了固態納米孔陣列的合理設計，也為下一代分析技術建立了一個通用平臺。其模塊化和可推廣的結構在為其在納米孔基因測序等精準醫療以及環境污染物監測等領域中具有廣泛應用前景，展示了固態納米孔作為智能傳感和分子分析基礎工具的潛力。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.74213