[發(fā)明專利]基于磁控石墨烯場效應(yīng)管傳感器的檢測方法

有效

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• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109975380B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳偉偉;孫錦錦;謝曉慧;張德帥;焦錫檬;張超
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提出了磁控石墨烯場效應(yīng)管傳感器及其制作、測量和檢測方法，將石墨烯轉(zhuǎn)移到帶有氧化銦錫電極的玻璃板上作為兩個電極之間的通道；石墨烯薄膜表面粘有玻璃材質(zhì)制成的反應(yīng)腔，作為盛放電解液的樣品池；將溶解在二甲基亞砜DMSO中的PBASE注入到樣品池，在室溫下保持設(shè)定時間，使PBASE與石墨烯完全反應(yīng)，并將未反應(yīng)的PBASE清除；將探針適配體引入MGFET中，并在室溫下與PBASE一起溫育設(shè)定時間，使探針適配體與PBASE充分反應(yīng)，并將未反應(yīng)的探針適配體清除；將磁性納米顆粒與互補(bǔ)DNA的綴合物加入MGFET中設(shè)定時間，以使互補(bǔ)DNA與探針適配體完全結(jié)合。本公開磁控石墨烯場效應(yīng)管傳感器的電阻由作為背柵的磁場調(diào)制。其阻抗隨著磁場強(qiáng)度的變化而變化，且呈現(xiàn)出了較好的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及磁控石墨烯場效應(yīng)管傳感器及其制作、測量和檢測方法。

背景技術(shù)

目前，有多種生物傳感器用于生物分子的檢測，包括熒光生物傳感器、電化學(xué)生物傳感器和場效應(yīng)晶體管生物傳感器等。其中，場效應(yīng)晶體管生物傳感器由于其具有很高的靈敏度和特異性而引起了廣泛的關(guān)注。

基于納米材料的場效應(yīng)晶體管已廣泛用于生物傳感器，包括一維的硅納米線、碳納米管和二維的石墨烯等。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的二維材料。由于其有高比表面積、高電傳導(dǎo)性、室溫下極好的電子遷移率，石墨烯這些獨(dú)特的性質(zhì)可用來提高傳感器檢測的靈敏度和選擇性，因此石墨烯可以作為制備電化學(xué)傳感器和生物傳感器的一個理想材料。

在傳統(tǒng)的石墨烯場效應(yīng)管中，外部柵極電場在石墨烯薄膜和溶液電解質(zhì)之間的界面處產(chǎn)生雙導(dǎo)電層，柵極電極通過電解質(zhì)對雙導(dǎo)電層充電和放電，從而調(diào)制石墨烯場效應(yīng)管的導(dǎo)電性。因此，石墨烯場效應(yīng)管產(chǎn)生的雙導(dǎo)電層可用電容模型進(jìn)行解釋，導(dǎo)電性與外部電場的強(qiáng)度有關(guān)。然而，電場增強(qiáng)時可能對生物樣品具有損傷，同時對生物分子檢測的靈敏度需要進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開實(shí)施例子提供了磁控石墨烯場效應(yīng)管傳感器(MGFET：Graphene field-effect transistor)及其制作、測量和檢測方法，磁控石墨烯場效應(yīng)管的電阻由作為背部的磁場調(diào)制，其阻抗隨著磁場強(qiáng)度的變化而變化，且呈現(xiàn)出了較好的靈敏度。

本公開實(shí)施例子提供了磁控石墨烯場效應(yīng)管傳感器的制作方法，包括：

將石墨烯轉(zhuǎn)移到帶有氧化銦錫電極的玻璃板上作為兩個電極之間的通道；玻璃板上的兩個銦錫電極分別作為場效應(yīng)管的源極和漏極；

石墨烯薄膜表面粘有玻璃材質(zhì)制成的反應(yīng)腔，作為盛放電解液的樣品池；

將溶解在二甲基亞砜(DMSO:Dimethyl sulfoxide)中的1-芘丁酸琥珀酰亞胺酯(PBASE:pyrenebutanoic acid succinimidyl ester)注入到樣品池，在室溫下保持設(shè)定時間，使PBASE與石墨烯完全反應(yīng)，并將未反應(yīng)的PBASE清除；

將探針適配體引入MGFET中，并在室溫下與PBASE一起溫育設(shè)定時間，使探針適配體與PBASE充分反應(yīng)，并將未反應(yīng)的探針適配體清除；

將磁性納米顆粒(MB)與互補(bǔ)DNA鏈(cDNA:complementary DNA)的綴合物加入MGFET中設(shè)定時間，以使互補(bǔ)DNA與探針鏈完全結(jié)合。

作為本申請進(jìn)一步的技術(shù)方案，將石墨烯轉(zhuǎn)移到帶有氧化銦錫電極的玻璃板上的步驟中，通過濕法轉(zhuǎn)移將化學(xué)氣象沉積法生產(chǎn)的石墨烯轉(zhuǎn)移到帶有氧化銦錫電極的玻璃板上。

作為本申請進(jìn)一步的技術(shù)方案，石墨烯薄膜表面粘有玻璃材質(zhì)制成的反應(yīng)腔的步驟中，采用將玻璃材質(zhì)制成的反應(yīng)腔用紫凝膠粘到石墨烯薄膜表面來實(shí)現(xiàn)。

作為本申請進(jìn)一步的技術(shù)方案，將溶解在二甲基亞砜中的PBASE注入到樣品池，在室溫下保持12小時，使PBASE通過π-π堆積與石墨烯完全反應(yīng)。