[發明專利]多指標檢測用場效應晶體管型生物傳感器件

在審

• 申請號: 202011237069.8
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112881494A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 肖夢夢;張志勇;彭練矛
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京元芯碳基集成電路研究院;北京華碳元芯電子科技有限責任公司
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京庚致知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 李偉波;韓德凱

本公開提供了多指標檢測用場效應晶體管型生物傳感器件，包括：生物傳感陣列，包括多排多列場效應晶體管傳感器，并且每個晶體管柵介質區域修飾一種及以上識別同種目標的生物探針分子，不同傳感器上修飾識別不同目標的生物探針分子；以及多條微流通道。不同微流通道使得不同類型的待測樣本溶液同時流經傳感器上方，以便通過陣列中不同傳感器上固定的不同選擇性的生物探針來對多種待檢測分子進行檢測。根據本公開的生物傳感器件，可以在同一器件上實現多種待檢測分子的檢測，例如可以檢測被檢測者的新冠病毒感染類別和感染病程時期等，多探針混合修飾還可以提高檢測的靈敏度。本公開還提供了其制備方法、生物分子檢測方法、及生物分子檢測系統。

技術領域

本公開涉及一種多指標檢測用場效應晶體管型生物傳感器件、多 指標檢測用場效應晶體管型生物傳感器件的制備方法、生物分子檢測 方法、以及生物分子檢測系統。

背景技術

生物傳感器通過生物敏感材料作為識別元件，來識別被測目標，從 而引起某種物理變化或化學變化。生物傳感器可以被廣泛地應用于傳染 病快速檢測、疾病基因診斷等多個領域。

生物傳感器的檢測技術通過包括熒光技術、電化學技術等。但是通 常的檢測技術中過程復雜并且需要標記，無法實現原位無需標記的快速 檢測。例如PCR原理需要通過熒光染料或熒光標記的特異性探針，對PCR 產物進行標記跟蹤等。

新冠病毒在全世界的肆虐亟需發展現場快速生物檢測設備，可以在 機場等應用場景中一次性快速檢測多種新冠標志物，并將被檢測人群根 據檢測結果快速分為不同病程階段，避免漏診交叉感染。另外，商用的 檢測技術不是通用平臺，無法同時檢測多項指標，PCR只能用于核酸檢 測，膠體金和ELISA只能用于抗原抗體檢測，而對于新冠病毒檢測，在 不同階段所產生的主要指標含量是不一樣的，需要一個通用的檢測平臺 去檢測多種標志物。對于有癥狀的病人，需要采用聯合檢測的方式去檢 測是否屬于新冠病毒，還是其他的冠狀病毒。對新冠檢測，采樣是否準 確直接關系到了待測樣本的結果判斷，因此需要確定采樣是否準確，是 否采集到了有效標本。

此外，盡管目前可以利用優秀的微納加工工藝制備出晶圓級高性能 的各種類型的晶體管器件，但是對于敏感層卻沒有晶圓級的修飾方法， 難以發展滿足晶圓級多功能的大規模陣列化FET型傳感器的需求，因此 需要發展多功能修飾材料的批量定點修飾方法。一般微納加工定義的傳 感層的定位修飾需要采用多次光刻的方式，步驟繁瑣，需要多張掩膜版， 成本高；浸泡式或旋涂式修飾方法沒有辦法做到分區域修飾。光刻定義 方式中，后續定義修飾區域時，再次光刻需要用光刻膠覆蓋已修飾的材 料，給敏感層材料帶來污染，對于生物分子修飾，100度以上的烘膠溫度 甚至帶來生物敏感特性失效。電化學修飾需要額外的電化學修飾步驟無 法做到快速分區域修飾，且會帶來污染；對修飾材料類型有特殊要求， 不具有普適性。

此外，現有的檢測設備或器件中還存在著檢測靈敏度低等問題。

發明內容

為了解決上述技術問題之一，本公開提供了一種多指標檢測用場效 應晶體管型生物傳感器件、多指標檢測用場效應晶體管型生物傳感器 件的制備方法、生物分子檢測方法、以及生物分子檢測系統。根據本 公開的技術方案，可以在無需擴增或標記的情況下，完成多種待測樣 本的精確檢測。

根據本公開的一個方面，一種多指標檢測用場效應晶體管型生物 傳感器件，包括：

生物傳感陣列，所述生物傳感陣列包括M排場效應晶體管傳感 器，并且每排場效應晶體管傳感器包括N個場效應晶體管傳感器，其 中，M、N為大于等于1的整數并且M×N＞1；以及

微流通道，所述微流通道的數量為M條，每條微流通道分別對應 于一排場效應晶體管傳感器，通過所述微流通道使得待測樣本溶液流 經場效應晶體管傳感器的上方，以便通過場效應晶體管傳感器的生物 探針來對待測樣本進行檢測，