[發明專利]多傳感集成MIGFET生物傳感器的制備方法及檢測裝置

在審

• 申請號: 202210801450.5
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115078504A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 趙紅;孫偉斌;秦鵬;唐雪;白成林;許恒迎;楊立山
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 韋海英

1.一種多傳感集成MIGFET生物傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用勻膠機將生長在銅箔表面的石墨烯旋涂一層聚甲基丙烯酸甲酯PMMA；

S2、將PMMA/石墨烯/銅箔在150℃的恒溫加熱臺上烘烤15分鐘，使PMMA與石墨烯表面相結合；

S3、用濃度為1M的三氯化鐵溶液蝕刻底層銅基板，得到PMMA/石墨烯薄膜；

S4、對PMMA/石墨烯薄膜進行去離子洗滌處理，將洗滌后的PMMA/石墨烯薄膜轉移至帶有圖案的ITO電極玻璃基底上；

S5、將PMMA/石墨烯/玻璃基底在180℃的恒溫加熱臺上烘烤15分鐘，以去除水分；

S6、將去除水分后的PMMA/石墨烯/玻璃基底浸泡在丙酮溶液中，以除去PMMA，并依次進行無水乙醇、去離子水溶液洗滌，得到石墨烯的ITO玻璃基底；

S7、將聚二甲基硅氧烷材質制作的帶有微流控通道的反應腔鍵合至石墨烯的ITO玻璃基底，構建Y型微流道；

S8、基于Y型微流道，采用AgCl電極作為柵極輸入電壓，形成GFET生物傳感器作為電通道，采用窄帶LED作為激發光源，通過光纖傳導至敏感區，形成熒光生物傳感器，作為MIGFET生物傳感器的光通道，以及在MIGFET生物傳感器上方施加周期性的磁場，形成MIGFET生物傳感器的磁通道，完成多傳感集成MIGFET生物傳感器的制備。

2.根據權利要求1所述的多傳感集成MIGFET生物傳感器的制備方法，其特征在于，所述多傳感集成MIGFET生物傳感器包括以下功能化過程：

A1、向制備好的微流控反應腔注入10mM溶于二甲基亞砜DMSO的1-芘丁酸N-羥基琥珀酰亞胺酯PBASE溶液，并在室溫下將其孵育2小時；

A2、依次分別用DMSO、去離子水溶液沖洗MIGFET生物傳感器，除去多余的未結合的PBASE分子，并將2uM的探針適配體溶液注入微流控反應腔，在室溫下孵育4小時；

A3、依次選用包含0.2％二烷基硫酸鈉SDS的PBS、PBS溶液對MIGFET生物傳感器進行洗滌，除去多余的探針適配體，完成對MIGFET生物傳感器的功能化處理。

3.一種多傳感集成MIGFET生物傳感器的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括光路模塊、與所述光路模塊連接的電路模塊以及與所述電路模塊連接的上位機。

4.根據權利要求3所述的多傳感集成MIGFET生物傳感器的檢測裝置，其特征在于，所述光路模塊包括光纖準直器以及光電倍增管；

利用光纖準直器將LED燈發出的光進行聚焦和耦合，形成第一準直光束；將第一準直光束經光纖傳輸至MIGFET生物傳感器，以提供激發光源，激發標記在目標DNA上的熒光基團6'-羧基熒光素；當熒光基團6'-羧基熒光素激發后，經光纖準直器轉變成第二準直光束，通過光纖準直器將第二準直光束傳輸至高通濾光片進行過濾；將過濾后的準直光束匯聚至光電倍增管的有效敏感區域，并經光電轉換后利用上位機對獲取的光信號進行顯示與保存，并反映熒光強度。

5.根據權利要求4所述的多傳感集成MIGFET生物傳感器的檢測裝置，其特征在于，所述電路模塊包括：

電源子模塊，用于為檢測裝置供電；

LED燈驅動子模塊，用于提供激發光源；

PMT增益控制子模塊，用于為光電倍增管提供增益電壓；

信號調理子模塊，用于放大經光電倍增管光電轉后化輸出的電信號，并結合雙運算放大器設置一四階低通濾波器作為濾波電路，利用濾波電路對電信號進行調理，并傳輸至AD信號采集子模塊；

柵壓輸出子模塊，用于通過SPI的通信方式實現正負電壓范圍的柵壓輸出；

場效應管等效電阻測量子模塊，用于采集MIGFET生物傳感器源極和漏極之間的電壓；

步進電機驅動子模塊，用于采用脈寬調制的方式驅動步進電機向MIGFET生物傳感器施加周期性的磁場時，通過MPs/tDNA的機械運動引起MIGFET生物傳感器的電阻強度波動，以改變石墨烯的導電性；

AD信號采集子模塊，用于將電信號轉換為數字信號，并與上位機進行通信。