[發(fā)明專利]一種利用ZnO納米棒提升光尋址電位傳感器檢測DNA性能的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110849958B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田玉蘭;吳春生;朱平;陳雅婷;杜立萍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.一種利用ZnO納米棒提升光尋址電位傳感器檢測DNA性能的裝置，其特征在于，包括法拉第屏蔽箱(1)、裝載臺(2)、半導(dǎo)體激光器(3)、LAPS傳感器(4)、恒壓器(5)、鎖相放大器(6)、采集卡(7)和計算機(8)；其中，裝載臺(2)置于法拉第屏蔽箱(1)內(nèi)，半導(dǎo)體激光器(3)和LAPS傳感器(4)安裝在裝載臺(2)上，且半導(dǎo)體激光器(3)和LAPS傳感器(4)相對設(shè)置，恒壓器(5)和鎖相放大器(6)設(shè)置在法拉第屏蔽箱(1)中，且恒壓器(5)和鎖相放大器(6)與LAPS傳感器(4)上的電極連接，鎖相放大器(6)和采集卡(7)連接，采集卡(7)安裝在計算機(8)上，用于對LAPS傳感器(4)光電流進行采集，所述計算機(8)安裝在法拉第屏蔽箱(1)外側(cè)；

所述LAPS傳感器(4)包括合金板(10)，合金板(10)的中部位置上依次設(shè)置有大小相同的Si層(12)、SiO₂層(13)及Al層(14)，Al層(14)設(shè)置有中間窗口，且Al層(14)中部位置上依次設(shè)置有大小相同的ZnO NRAs層(15)和探針ssDNA層(16)，且Si層(12)、SiO₂層(13)、Al層(14)、ZnO NRAs層(15)和探針ssDNA層(16)均設(shè)置在檢測腔(9)中；

合金板(10)的外沿設(shè)置有工作電極(11)，且工作電極(11)位于檢測腔(9)外側(cè)，恒壓器(5)和鎖相放大器(6)與工作電極(11)相連。

2.一種利用ZnO納米棒提升光尋址電位傳感器檢測DNA性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：LAPS芯片的制作：將厚度為400um的P型硅片作為基底，所述P型硅片電導(dǎo)率為1-10Ωcm，采用熱氧化法在P型硅片表面制備厚度為30nm的SiO₂層，在SiO₂層上修飾一層中間窗口圖案厚度為300nm的Al層；

步驟2：功能化LAPS傳感器的制備：在Al層中部位置上依次形成ZnO NRAs層和探針ssDNA層，放入測量腔組裝成LAPS傳感器，設(shè)置掃描電壓，記錄LAPS光電流-電壓曲線，記為I-V曲線；

具體包括：

步驟2.1：采用水熱法在LAPS芯片表面修飾一層ZnO NRAs，形成ZnO NRAs層；

步驟2.2：將探針ssDNA分子經(jīng)硅烷化過程共價固定于ZnO NRAs層上，形成探針ssDNA層，整體作為LAPS芯片；具體如下：

步驟2.2.1：對探針ssDNA 5'-AACGC CGATA CCATT TACCG CGACG-3'的5'端進行氨基化；

步驟2.2.2：在沉積了ZnO NRAs的LAPS芯片表面滴加體積分數(shù)為0.1％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液，室溫孵育1小時；

步驟2.2.3：沖洗干凈，N₂吹干，在120℃下加熱2小時使芯片表面液體凝固；

步驟2.2.4：然后加入戊二醛，與芯片表面胺結(jié)合形成醛基；

步驟2.2.5：引入的醛基在室溫條件下與探針ssDNA末端的胺類殘基反應(yīng)12小時，采用pH為7.5的PBS沖洗干凈，氮氣吹干；

步驟2.2.6：設(shè)置掃描電壓掃描范圍-1-0.8V，間隔10mV，記錄LAPS表面I-V曲線；

步驟2.2.7：加入0.01g/ml的牛血清白蛋白，封閉非特異性結(jié)合位點，然后采用PBS沖洗干凈，氮氣吹干；

步驟2.2.8：重復(fù)步驟2.2.6

步驟2.3：將LAPS芯片置于檢測腔內(nèi)，功能化的LAPS傳感器制備完成；

步驟3：檢測目標ssDNA：計算目標ssDNA結(jié)合前后LAPS傳感器表面I-V曲線的移位。