[發明專利]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

• 申請號: 201911143190.1
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110849958B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 田玉蘭;吳春生;朱平;陳雅婷;杜立萍
• 申請（專利權）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

本發明公開了一種利用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，該裝置包括：拉第屏蔽箱、裝載臺、半導體激光器、LAPS傳感器、恒壓器、鎖相放大器、采集卡、計算機。該方法包括：LAPS芯片制作；LAPS芯片表面修飾ZnO納米棒；LAPS芯片表面修飾探針鏈DNA，掃描I?V曲線；目標DNA放入檢測腔，掃描I?V曲線，對比修飾和未修飾ZnO納米棒性能，實現了DNA的無標簽檢測，具有時間短，成本低廉，操作方便，為DNA雜交提供三維位點，靈敏度高等優點。

技術領域

本發明涉及DNA的檢測領域，具體涉及一種利用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。

背景技術

DNA(脫氧核糖核酸)檢測在遺傳疾病診斷、病原體鑒定、親代檢測、藥物篩選和食品安全領域都具有重要意義。目前檢測DNA的方法是PCR擴增技術，標記法和非標記法，PCR方法是通過酶促合反應來擴增DNA片段或序列，放大微量DNA耗時久。標記法是通常采用熒光對探針或目標DNA分子進行標記，DNA制作成本高，檢測過程復雜，非標記法是一般是利用芯片修飾互補鏈直接捕獲目標DNA分子，簡單快速，但扁平的結構可能對DNA雜交產生一定影響。因此，遺傳疾病診斷、病原體鑒定、親代檢測、藥物篩選和食品安全領域需要用到DNA檢測的領域迫切需要開發一種高性能的無標簽檢DNA的新方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用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，以克服現有技術存在的缺陷，本發明實現了DNA的無標簽檢測，具有時間短，成本低廉，操作方便，靈敏度高等優點。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

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，包括法拉第屏蔽箱、裝載臺、半導體激光器、LAPS傳感器、恒壓器、鎖相放大器、采集卡和計算機；其中，裝載臺置于法拉第屏蔽箱內，半導體激光器和LAPS傳感器安裝在裝載臺上，且半導體激光器和LAPS傳感器相對設置，恒壓器和鎖相放大器設置在法拉第屏蔽箱中，且恒壓器和鎖相放大器與LAPS傳感器上的電極連接，鎖相放大器和采集卡連接，采集卡安裝在計算機上，用于對LAPS傳感器光電流進行采集，所述計算機安裝在法拉第屏蔽箱外側。

進一步地，所述LAPS傳感器包括合金板，合金板的中部位置上依次設置有大小相同的Si層、SiO₂層及Al層，Al層中部位置上依次設置有大小相同的ZnO NRAs層和探針ssDNA層，且Si層、SiO₂層、Al層、ZnO NRAs層和探針ssDNA層均設置在檢測腔中。

進一步地，合金板的外沿設置有工作電極，且工作電極位于檢測腔外側，恒壓器和鎖相放大器與工作電極相連。

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，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LAPS芯片表面依次形成ZnO NRAs層和探針ssDNA層，放入測量腔組裝成LAPS傳感器，設置掃描電壓，記錄LAPS光電流-電壓曲線，記為I-V曲線；

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

進一步地，步驟2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；