[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

本發明公開了一種多傳感集成MIGFET生物傳感器的制備方法及檢測裝置，屬于生物傳感器領域技術領域，本發明的目的是提供一種基于微流控的多傳感集成的石墨烯場效應晶體管生物傳感器，將石墨烯場效應管生物傳感、熒光生物傳感集成并結合磁性納米顆粒MPs構建了一種基于微流控的多傳感集成的生物芯片實現對相同目標分子的光電磁多檢傳感器檢測，從而提高生物傳感器檢測準確性和可靠性。本發明將場效應管與微流控結合，生物傳感器不需要依賴大型儀器分析，易于集成化、自動化，同時本發明采用光電磁多檢測模式對同一目標物進行檢測，提高檢測的準確性和可靠性。

技術領域

本發明屬于生物傳感器領域技術領域，尤其涉及一種多傳感集成MIGFET生物傳感器的制備方法及檢測裝置。

背景技術

為了檢測生物學或仿生學信號，生物傳感器應運而生。生物傳感器旨在定性或定量的分析待測目標物(包括核酸、蛋白質、細胞等)，其檢測原理是待測目標物與生物敏感材料結合后，當通過特定的理化換能器時，能夠改變一種乃至多種物理化學性質，這種性質的改變可以作為可測信號檢測。生物傳感器相較于傳統檢測手段在靈敏性、經濟性、特異性、響應時間等方面有較大提升，已成為當今世界炙手可熱的科技發展方向。而對DNA的定量檢測及其結合動力學的研究，在臨床診斷、微量分析、藥物研發、食品篩選、工業生產以及環境檢測等方面都有重要的應用價值。因此，對DNA生物傳感器的研究吸引了越來越多的專家學者。

近年來，研究開發出基于不同工作特性的DNA生物傳感器已成為國內外學者拓寬科學邊界的重要課題，并且經過不懈努力取得了豐碩的成果，尤其是靈敏度高、檢測范圍廣、選擇性好、反應速度快的生物傳感器更加受到研究學者們的青睞。在眾多生物傳感器中，光學型和電子型生物傳感器表現尤為突出。

光學型生物傳感器的工作原理是通過檢測光學信號的變化量實現對待測生物分子的定量分析，其廣泛應用在疾病診斷、法醫鑒定、污染環境監測、生命科學研究等領域。在光學方法中，無標記表面等離子體共振(Surface plasmon resonance，SPR)是一種常用于DNA雜交動力學過程檢測的標準工具。但SPR傳感器的光響應與待測物分子量有關，難以探測到小分子之間結合產生的微弱信號變化，如寡肽、寡核苷酸結合。因此，SPR檢測方式在定量分析DNA雜交動力學的靈敏度方面具有局限性。除SPR外，基于熒光共振能量轉移(Fluorescence resonance energy transfer，FRET)的熒光生物傳感器是另一種常用的用于監測DNA雜交動力學過程的光學技術。由于基于FRET的熒光生物傳感器具有分析靈敏度高、選擇性強以及使用簡便等優點，已經成為當前應用最為普遍的一種光學傳感技術。FRET是一種非輻射的躍遷過程，它利用遠距離偶極子之間的相互作用，把一個激發態的供體能量轉移到近側的基態受體。通常，供體分子與受體分子的間距的變化為納米級(與r6成正比)，而FRET對這一過程有著內在的敏感性。因此，FRET對生物分析非常具有吸引力，它有潛力實現對DNA的高靈敏檢測。基于此原理，已報道一種基于碳點和AuNPs之間的FRET，可用于檢測與HIV相關的DNA序列的超靈敏的生物傳感器。

電子型生物傳感器一般是檢測生化反應過程中伴隨的電學信號，實現對目標物的定量分析。在電學方法中，一維納米材料(碳納米管和納米線等)已被證明可用于實時檢測多種生物活性分子。基于此原理，已報道一個自上而下的硅納米線場效應晶體管(Field-effect transistor，FET)生物傳感器，可以實現對目標DNA高靈敏、無標記檢測。

然而，由于基于硅納米線FET生物傳感器的器件制作工藝成本比較高，無法普適于各種應用場景中，并且硅納米線FET生物傳感器中的高探針密度能夠降低DNA雜交和動力學的效率。因此，制造一個可靠和經濟有效的硅納米線FET生物傳感器仍然面臨困難。