[發明專利]一種基于場效應晶體管的核酸微損傷檢測方法和生物傳感器

有效

• 申請號: 202010159207.9
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN113376238B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 狄重安;王娟;葉德楷;申弘光;朱道本
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 黃越;呂少楠

1.一種核酸損傷檢測方法，其特征在于，所述檢測方法采用基于場效應晶體管的生物傳感器進行核酸損傷檢測，所述檢測方法包括如下步驟：將存儲有溶液的儲液池固定在負載有核酸分子的場效應晶體管上，檢測時向儲液池中加入能夠損傷核酸的物質，使其與場效應晶體管中的核酸分子相作用，引發核酸分子構型發生變化，進而引起場效應晶體管的電流變化；

所述儲液池中的溶液為核酸分子損傷檢測提供液體環境；

所述核酸分子通過共價結合、物理吸附和/或化學吸附作用固定在場效應晶體管中；

所述能夠損傷核酸的物質為內源性代謝物、環境中的致癌物質或具有基因毒性的化療藥物基因毒性藥物；

在場效應晶體管中設置由金納米顆粒形成的核酸分子連接位點層，所述儲液池設置在所述場效應晶體管的半導體層之上，所述儲液池具有側壁和由側壁圍成的頂面和底面，所述底面由核酸分子連接位點層封閉，所述頂面不封口。

2.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述核酸分子為單鏈DNA、雙鏈DNA、單鏈RNA或雙鏈RNA。

3.?根據權利要求1或2所述的檢測方法，其特征在于，所述核酸分子的長度至少為2bp。

4.根據權利要求1或2所述的檢測方法，其特征在于，所述損傷為微損傷。

5.根據權利要求1或2所述的檢測方法，其特征在于，所述側壁的材質為PDMS。

6.根據權利要求1或2所述的檢測方法，其特征在于，所述場效應晶體管還包括柵極、源電極、漏電極和絕緣層。

7.根據權利要求6所述的檢測方法，其特征在于，所述場效應晶體管選自底柵底接觸、底柵頂接觸、頂柵頂接觸和頂柵底接觸四種結構中的任意一種。

8.根據權利要求7所述的檢測方法，其特征在于，當所述場效應晶體管為底柵頂接觸結構或頂柵頂接觸結構時，所述儲液池設置在具有核酸分子連接位點層的半導體層之上；所述場效應晶體管的導電溝道位于靠近柵極的電介質的半導體層內，其中源電極和漏電極呈對稱設置在所述具有由金納米顆粒形成的核酸分子連接位點層的半導體層表面。

9.根據權利要求7所述的檢測方法，其特征在于，當所述場效應晶體管為底柵底接觸結構或頂柵底接觸結構時，所述儲液池設置在具有由金納米顆粒形成的核酸分子連接位點層的半導體層上，所述源電極和漏電極對稱設置在半導體層之下。

10.根據權利要求1-2任一項所述的檢測方法，其特征在于，所述核酸分子損傷檢測時，將場效應晶體管置于恒定柵壓、恒定源電壓和恒定漏電壓條件下進行檢測。

11.?根據權利要求10所述的檢測方法，其特征在于，所述柵壓為-4～-0.1?V；

和/或，所述源電壓和漏電壓均為-1.5～-0.1?V。

12.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述能夠損傷核酸的物質為鉑類藥物。

13.一種基于場效應晶體管的生物傳感器，其特征在于，所述基于場效應晶體管的生物傳感器具有底柵頂接觸結構，該生物傳感器包括：由下至上依次為柵極、絕緣層、半導體層、源電極、漏電極、電極保護層和微型儲液池，源電極和漏電極設置在半導體層的表面，半導體層的表面固定金納米顆粒，由金納米顆粒形成核酸分子連接位點層，金納米顆粒與核酸分子連接；所述基于場效應晶體管的生物傳感器用于權利要求1-12任一項所述核酸損傷檢測方法。

14.權利要求13所述生物傳感器在核酸損傷檢測中的應用。