基于硒化镉量子点的悬浮微块阵列免疫芯片的研究

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1、摘要本文中设计的悬浮微块阵列芯片用于生化免疫检测，它能从大量待检测的生物分子中，检测出某种特异性生物分子。悬浮微块阵列芯片采用微电子工业中的微细加工技术，通过光刻、电子束蒸发等工艺，在微块表面刻蚀出微通孔标记的数字符号，实现了微块的生物探针编码。这种通过光刻等微加工实现的编码技术可复用性非常好。应用时，针对不同检测物的核酸(互补链)或蛋白(如抗原抗体)以共价方式结合到特定编码的微块上，再加入被检测物(被测物可以是血清中的抗原、抗体、或酶等)。悬浮微块捕获阵列与被检测物特异性地结合，然后以硒化镉纳米量子点标记编码微块，借助荧光显

2、微镜可以很清晰、直观的观察到微块表面微通孔标记的数字符号，达到对微金属块的生物探针解码，同时，利用光电二级管阵列可以采集荧光强度并将其转化为电信号。在本文中，CMOS集成电路用于悬浮微块阵列芯片荧光信号的探测。信号的处理通过由电流到频率的转换电路完成，本文分别对用于积分器的增益自举运算放大器和带隙基准电路进行了设计。电路的制作采用标准0．35微米工艺，3．3V电源电压。本论文在“天津大学ASIC设计中心与国家纳米技术与工程研究院关于开展用于生化检测的悬浮编码微块的研究”项目背景下制备悬浮微块阵列免疫芯片。本论文的主要创新点是：

3、利用硒化镉纳米量子点作为荧光探针，用数字符号进行生物探针编码，结合微块金表面可以很容易实现生物分子修饰的悬浮阵列技术和CMOS技术，最终可满足生化免疫检测的微量化、并行化及高通量化。关键词：微流体芯片，量子点，增益自举放大器，带隙基准电路，小信号读出电路ABSTRACTMicromachiningtechniques，whichoriginatedinthemicroelectronicsindustry,navebeenemployedtomanufacturemicroparticlesbearinganengravedd

4、ot．typeslgnatureforbiomolecularencoding．Thesemetallicmicrostructuresarephotolithographicallydefinedandmanufacturedinahighlyreproduciblemanner．Inaddition．thecodeintroducedontheparticlefaceisastraightforwardvisiblefeaturethatiseasilyrecognizablewiththeuseofopticalmicr

5、oscopyonthegroundsoftheCdSeQuantumdots(QDs)asfluorescentprobes．Inthispaper，AnintegratedCMOScircuitfordetectionofverylow-levelbioluminescenceispresented，whichprovidesarobust．cost。effective，quantitativemethodforrapidandselectivedetectionandmonitorin2ofchemicalagents．S

6、ignalprocessingisaccomplishedwithacurrent．to．f．requencyconVertercircuit·Integratorandvoltagereferencecircuitareanalyzedindetail．Thebiosensorchipisfabricatedusingastandard0．35p．mCMOSproceSSfor3．3Vpowersupply．Asinglestagegain-booStedfolded—cascodeopampisdesignedandwil

7、lbeusedinintegrator．Finally,aCMOSbandgapreferencewith3．3Voperationhasbeenpresented．1n1SpaperISsupportedbytheASICdesigncenterofTianjinuniversitycooperationprojectwiththechinanationalacademyofnanotechnologyandengineering“CdSeQDs—tagged-basedencodedmicroparticleformini

8、aturizedandmuItiplexedimmunoassay”．Theresearchpurposeistopreparethesuspensionmicroparticlearrayimmunochip．Wehavedesignedtheoutputfluoresce