基于多孔柵电极的淀粉样β‑蛋白传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于多孔柵电极的淀粉样β‑蛋白传感器及其制备方法，其中，所述淀粉样β‑蛋白传感器包括装有电解液的电解池，设置在电解池内部的衬底以及多孔柵电极，所述衬底上设置有源电极和漏电极，所述源电极和漏电极表面涂覆有有机半导体薄膜，所述多孔柵电极上修饰有抗体生物分子；本发明专利技术提供的传感器具有简便、准确、高灵敏、易微型化等优异性能；所需设备简单、应用范围广，可实现在高浓度干扰蛋白的情况下检测nM水平的老年痴呆症生物标志物‑淀粉样β‑蛋白（Aβ42）。

【技术实现步骤摘要】
基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器及其制备方法
本专利技术涉及生物材料检测领域，尤其涉及基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器及其制备方法。
技术介绍
阿尔茨海默病（AlzheimerDisease，AD）是老年人痴呆的主要原因，它与心血管疾病、癌症和中风一起成为老年人健康的三大杀手。统计显示，目前中国患有阿尔茨海默病的患者约有500万人之多。早期诊断和防治“老年痴呆”对我国社会发展具有重要的意义。阿尔茨海默病是一种不可逆转的渐进性神经退化性疾病，其症状包括认知功能减退、日常生活中个性行为或活动的改变。目前公认的能在血浆和脑脊液检测到的两个淀粉样多肽（淀粉样β-蛋白（1-40），Aβ40，和淀粉样β-蛋白（1-42），Aβ42）是AD的生物标记物。研究表明，健康人和AD病人的脑脊液中的Aβ40浓度相同；但是，在AD病人脑脊液中的Aβ42浓度明显地低于正常人，这反映了不溶性斑块的增加。血浆中Aβ42/Aβ40浓度比降低是早期老年痴呆症的症状，因此，检测血浆中Aβ16、Aβ40和Aβ42浓度以及Aβ42/Aβ40浓度比可为临床上早期诊断老年痴呆症提供可靠的依据。对淀粉样多肽的检测极具挑战性，因为其在生物液体内的丰度相对偏低，且它们可能被其它蛋白质结合形成低聚体。现有诊断方法是根据排除各种引起相似的疾病后，通过神经学和精神病学的检查以及神经测试，其准确率只能达到85-90%。其他诸如免疫荧光法、放射免疫法和酶联免疫法等技术均具有仪器昂贵，过程繁琐，检测nM水平目标物时易出现假阴性或假阳性的结果，且其结果分析需要专业人士，不便于基层检测；同时现有的方法都不适合现场实地的检测和监控。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器及其制备方法，旨在解决现有技术在检测淀粉样β-蛋白时存在过程繁琐、检测灵敏度差、专业要求高的问题。本专利技术的技术方案如下：一种基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，包括装有电解液的电解池，设置在电解池内部的衬底以及多孔柵电极，所述衬底上设置有源电极和漏电极，所述源电极和漏电极表面涂覆有有机半导体薄膜，所述多孔柵电极上修饰有抗体生物分子。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，所述多孔柵电极由多孔介质模板以及设置在多孔介质模板上的金属层组成，所述金属层的厚度为40-60nm。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，所述多孔介质模板的材料为氧化铝。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，所述多孔柵电极底部设置有一导电铝箔。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，所述有机半导体薄膜的材料为PEDOT:PSS、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺或聚咔唑中的一种或多种。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，所述抗体生物分子为淀粉样-β蛋白抗体。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，所述衬底的材料为玻璃、PET或硅片中的一种。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其中，所述源电极和漏电极的厚度均为50-500nm。一种如上任一所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器的制备方法，其中，包括步骤：A、在衬底上制备源电极和漏电极，并在所述源电极和漏电极表面制备一层半导体有机薄膜，备用；B、在多孔介质上溅射一金属层得到多孔柵电极，并在所述多孔柵电极上修饰抗体生物分子，备用；C、将所述衬底和多孔柵电极放入装有电解液的电解池中，得到基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器。所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器的制备方法，其中，所述步骤A具体包括：采用旋涂或喷墨印刷的方式在源电极和漏电极表面制备半导体有机薄膜，之后在惰性气体氛围下对所述半导体有机薄膜进行退火处理，退火温度为100-250℃，时间为20-60min。有益效果：本专利技术将多孔栅电极应用到有机电化学晶体管（OECT）中，利用多孔栅电极的三维结构为淀粉样β-蛋白的吸附和电子转移提供更大的比表面积，制备出一种新型传基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器；本专利技术提供的传感器具有简便、准确、高灵敏、易微型化等优异性能；所需设备简单、应用范围广，可实现在高浓度干扰蛋白的情况下检测nM水平的老年痴呆症生物标志物-淀粉样β-蛋白（Aβ42）。附图说明图1为本专利技术一种基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器较佳实施例的结构示意图；图2为本专利技术一种基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器的制备方法较佳实施例的流程图；图3为本专利技术实施例1中在检测不同浓度下的Aβ42时，OECT器件中沟道电流-柵电压的响应曲线图。具体实施方式本专利技术提供一种基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器较佳实施例的结构示意图，如图所示，其中，所述基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器包括装有电解液10的电解池20、设置在电解池20内部的衬底30以及多孔柵电极40，所述衬底30上设置有源电极31和漏电极32，所述源电极31和漏电极32表面涂覆有有机半导体薄膜33，所述多孔柵电极40上修饰有抗体生物分子。具体来说，现有技术通常采用免疫荧光、放射免疫或酶联免疫等方法去检测淀粉样多肽，然而由于淀粉样多肽在生物液体内的丰度偏低，且容易被其它蛋白质结合形成低聚体；采用现有的方法对它进行检测时非常容易出现假阴性或假阳性的结果，并且现有的检测方法过程繁琐、仪器昂贵，且需要专业人员对结果进行分析，不便于基层检测。为解决上述问题，本专利技术将多孔栅电极应用到有机电化学晶体管（OECT）中，利用多孔栅电极的三维结构为淀粉样β-蛋白的吸附和电子转移提供更大的比表面积，制备出一种新型传基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器；本专利技术提供的传感器具有简便、准确、高灵敏、易微型化等优异性能；所需设备简单、应用范围广，可实现在高浓度干扰蛋白的情况下检测nM水平的老年痴呆症生物标志物-淀粉样β-蛋白（Aβ42）。具体地，以检测Aβ42为例，本专利技术需预先将Aβ42抗体固定在多孔柵电极上，当待检测的Aβ42蛋白与多孔柵电极上的Aβ42抗体发生特异性结合之后会导致多孔柵电极上的柵电压发生改变，进一步引起有机电化学晶体管中相关电学参数（沟道电流、转移曲线）的变化；通过测量有机电化学晶体管相关电学参数的变化可达到检测不同浓度的Aβ42蛋白的目的。由于本专利技术采用的多孔柵电极为三维多孔金属纳米电极，其三维结构为Aβ42蛋白的吸附和电子转移提供了更大的比表面积，从而能达到高灵敏检测的目的；同时，有机电化学晶体管兼具传感和信号放大的作用，因此使得所述基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器的灵敏度和选择性得到进一步的提高；具体地，本专利技术提供的粉样β-蛋白生物传感器的最低检测极限为0.1nM，可实现在75%的血清实际样品中的粉样β-蛋白的检测。进一步，本专利技术提供的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器结构简单、易微型化、数据易懂，能够有效解决现有淀粉样β-蛋白检测技术中存在的设备昂贵、样品处理过程繁琐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多孔柵电极的淀粉样β‑蛋白传感器，其特征在于，包括装有电解液的电解池，设置在电解池内部的衬底以及多孔柵电极，所述衬底上设置有源电极和漏电极，所述源电极和漏电极表面涂覆有有机半导体薄膜，所述多孔柵电极上修饰有抗体生物分子。

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其特征在于，包括装有电解液的电解池，设置在电解池内部的衬底以及多孔柵电极，所述衬底上设置有源电极和漏电极，所述源电极和漏电极表面涂覆有有机半导体薄膜，所述多孔柵电极上修饰有抗体生物分子。2.根据权利要求1所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其特征在于，所述多孔柵电极由多孔介质模板以及设置在多孔介质模板上的金属层组成，所述金属层的厚度为40-60nm。3.根据权利要求2所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其特征在于，所述多孔介质模板的材料为氧化铝。4.根据权利要求1所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其特征在于，所述多孔柵电极底部设置有一导电铝箔。5.根据权利要求1所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其特征在于，所述有机半导体薄膜的材料为PEDOT:PSS、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺或聚咔唑中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的基于多孔柵电极的淀粉样β-蛋白传感器，其特征在于，所述抗体生物分子为淀粉样-β蛋白抗体。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶文艳，林鹏，刘红，柯善明，曾燮榕，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44