[發明專利]用來偵測全細胞細菌的以場效晶體管為主的生物感測器以及包含生物感測器的生物感測器組

在審

• 申請號: 202010054378.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111458392A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 楊裕雄;鄭采和;林貞妘
• 申請（專利權）人: 財團法人交大思源基金會
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明是有關于一種用來偵測全細胞細菌的以場效晶體管為主的生物感測器以及包含生物感測器的生物感測器組。本發明揭示一種用來偵測全細胞細菌的以場效晶體管為主的生物感測器，其包含源極、漏極，以及設置在所述源極以及所述漏極間的生物感測構件。所述生物感測構件包括至少一半導體導線、表面修飾層，以及多個偵測元件。所述半導體導線供作為連接所述源極與所述漏極的半導體溝道，并具有一長度以允許所述生物感測構件捕捉全細胞細菌。本發明亦揭示一種包括所述生物感測器的以場效晶體管為主的生物感測器組。

技術領域

本件申請案主張于2019年1月18日提申的美國臨時申請案序號62/793,974的優先權，它的內容在此被并入本案以作為參考資料。

本發明是有關于一種以場效晶體管為主的生物感測器，特別是指一種用來偵測全細胞細菌的以場效晶體管為主的生物感測器。本發明亦有關于一種以場效晶體管為主的生物感測器組，其包含所述以場效晶體管為主的生物感測器。

背景技術

細菌病原體的偵測是各個領域中最重要的事，其包括食品與醫藥產業、公共衛生、社會安全等等。在食品產品、醫藥用品或水資源中的病原菌(pathogenic bacteria)的污染可能會導致嚴重的后果。舉例來說，若人類族群接觸到諸如細菌性病原體(bacterialpathogens)的污染源，可能會導致細菌感染的爆發，也是發病率以及死亡率的常見原因之一。因此，細菌性病原體的迅速偵測對于限制細菌感染的爆發是重要的。偵測速率越快速，則會有越多反應時間可以用來控制爆發，并且可以越快讓被感染的病患接受治療。

傳統的細菌性病原體偵測方法包括培養篩選法、聚合酶鏈反應法、以免疫學為主的方法等等。雖然這些傳統的偵測方法允許偵測單一的細菌，但卻必須去放大所偵測到的信號。傳統的偵測方法還需要將單一細胞培養成細胞群落，這相當費時，且通常需要花費到72小時。再者，傳統的偵測方法被限制于專業的實驗室中才能執行，并且需要經訓練的人員。除此之外，為了縮短偵測時間以及簡化試驗程序，直接偵測細菌性病原體的全細胞優于偵測其的生物分子，因后者需要延長試驗時間且因此增加花費的額外純化步驟。

發明內容

因此，本發明的目的在提供一種生物感測器，其能夠偵測全細胞細菌。

依據本發明的第一個方面，本發明提供一種用來偵測全細胞細菌的以場效晶體管為主的生物感測器。所述以場效晶體管為主的生物感測器包含源極、在第一方向上與所述源極相間隔的漏極，以及設置在所述源極以及所述漏極間的生物感測構件。所述生物感測構件包括至少一半導體導線、表面修飾層，以及多個偵測元件。所述至少一半導體導線供作為連接所述源極與所述漏極的半導體溝道，并且在所述方向上具有一長度，以允許所述生物感測構件捕捉全細胞細菌。

本發明所述的生物感測器，所述半導體導線的長度范圍為1μm至5μm。

本發明所述的生物感測器，所述半導體導線在橫向于所述第一方向的第二方向上還具有范圍為100nm至400nm的寬度。

本發明所述的生物感測器，所述半導體導線是由選自于下列所構成的群組中的材料所制成的：多晶硅、單晶硅、二氧化鉿、氧化鋁、氧化鋯，以及氧化鑭。

本發明所述的生物感測器，所述表面修飾層包括多個遠離所述半導體導線而形成且用來分別連接所述偵測元件的連接部分。

本發明所述的生物感測器，還包含：隔離層以及柵極。所述隔離層其上設置所述源極、所述漏極，以及所述生物感測構件。所述柵極設置在所述隔離層下方并且電連接至所述源極以及所述漏極。

本發明所述的生物感測器，所述隔離層是由介電材料所制成的。

本發明所述的生物感測器，每個偵測元件選自于由下列所構成的群組：抗體、適體，以及肽。