一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用，其中，所述肌氨酸检测装置包括一有机电化学晶体管以及固定有肌氨酸氧化酶的柵电极，当待测肌氨酸与柵电极上的肌氨酸氧化酶发生化学反应时，会引起柵电极的界面电势变化，最终通过测量有机电化学晶体管沟道电流的变化来实现对肌氨酸浓度的检测；本发明专利技术采用的有机电化学晶体管具有传感和信号放大的功能，在肌氨酸检测中具有非常高的灵敏度和非常低的检测极限，并且本发明专利技术提供的肌氨酸检测装置结构简单、制作成本低、工作电压低，且可实现便携式检测。

Creatine acid detecting device, preparation method and application thereof

The invention discloses a sarcosine detection device and preparation method and application thereof, wherein the sarcosine detection device includes a transistor and a gate electrode electro chemical fixation of sarcosine oxidase, when tested sarcosine oxidase sarcosine and gate electrode on the chemical reaction that will cause the interfacial potential changes of the gate electrode, finally by measuring the change of chemical mechanical and electrical current of the transistor channel to realize detection of sarcosine concentration; the invention adopts organic electrochemical transistors with sensing and signal amplification function, has very high sensitivity and very low detection limit in sarcosine detection in the test, and provided the sarcosine detection device has the advantages of simple structure, low manufacturing cost, low working voltage, and can realize portable detection.

【技术实现步骤摘要】
一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用
本专利技术涉及分子检测
，尤其涉及的是一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用。
技术介绍
前列腺癌（prostatecancer）是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，其死亡率已高居男性各种癌症的第二位。在中国，前列腺癌的发病率虽然低于欧美国家，但近年来呈迅速上升趋势，已成为我国中老年男性健康的一大困扰。目前在临床上，前列腺特异性抗原（prostatespecificantigen，PSA）作为前列腺肿瘤的重要标志物，已被广泛用于前列腺癌的筛查。然而PSA只是前列腺组织特异性抗原，而非前列腺肿瘤特异性抗原，因此在检测过程中的准确性目前仍有一些疑虑，而且存在漏诊现象。2009年，Sreekumar等研究发现，肌氨酸在前列腺癌患者组织细胞中的浓度比正常人显著提高，并且很容易在尿液中被检测出来，因此认为肌氨酸极其有望成为前列腺癌诊断过程中的一个具有临床诊断价值的肿瘤标志物。研究表明，正常人和前列腺癌患者尿液中的肌氨酸浓度大概在2×10−8~5×10−6M这个范围内。目前对肌氨酸的检测主要有两大类的方法，一类是利用液相色谱（liquidchromatography）或气相色谱（gaschromatography）与质谱（massspectroscopy）相结合的液相色谱-质谱法（LC/MS）或气相色谱-质谱法（GC/MS）。虽然这类方法的检测极限低（0.05~4nM），但是存在测试成本高、容易受同分异构体的干扰等缺点。另一类是基于传统氧化酶催化的电化学方法，虽然其具有检测成本低，操作简单等优点，但是这种方法的检测灵敏度低，检测极限一般只能达到µM级别，无法很好满足尿液中浓度为2×10−8~5×10−6M的肌氨酸检测要求。综上所述，寻找一种检测成本低、灵敏度高、检测极限低以及准确性高的肌氨酸检测技术已成为迫切需求。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一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用，旨在解决现有肌氨酸检测技术综合性能较差，存在检测成本高、检测极限不够低、灵敏度低以及准确度低的问题。本专利技术的技术方案如下：一种肌氨酸检测装置，其中，包括一有机电化学晶体管以及柵电极，所述柵电极通过电解液与所述有机电化学晶体管连接，所述柵电极上固定有肌氨酸氧化酶。较佳地，所述的肌氨酸检测装置，其中，所述有机电化学晶体管包括衬底以及设置在衬底上的源电极和漏电极，所述源电极与漏电极通过有机半导体薄膜层连接。较佳地，所述的肌氨酸检测装置，其中，所述有机半导体薄膜层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺类、聚咔唑类中的一种或多种。较佳地，所述的肌氨酸检测装置，其中，所述有机半导体薄膜层的厚度为10~300nm。较佳地，所述的肌氨酸检测装置，其中，所述衬底材料为玻璃、硅片或PET中的一种。较佳地，所述的肌氨酸检测装置，其中，所述柵电极表面沉积有金属纳米颗粒或碳纳米管。较佳地，所述的肌氨酸检测装置，其中，所述柵电极为金电极、银电极、铂电极或石墨电极中的一种。一种肌氨酸检测装置的制备方法，其中，包括步骤：有机电化学晶体管的制备：在清洗后的衬底上通过热蒸镀沉积金属源电极和漏电极，在所述源电极和漏电极之间涂覆有机半导体薄膜层，涂覆完成后在氮气氛围下进行退火热处理得到有机电化学晶体管；柵电极固定肌氨酸氧化酶：预先制备有机聚合物与肌氨酸氧化酶的混合溶液；在清洗并干燥后的柵电极上滴加所述混合溶液，冷藏干燥预定时间后，在柵电极上形成一层结合紧密的膜，即完成在柵电极上固定肌氨酸氧化酶的制备；肌氨酸检测装置的制备：将所述有机电化学晶体管和固定肌氨酸氧化酶的柵电极均放入装有电解液的电解池中，即制备出肌氨酸检测装置。一种肌氨酸检测装置的应用，其中，所述肌氨酸检测装置用于检测肌氨酸的浓度。有益效果：本专利技术提供一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用，所述肌氨酸检测装置包括一有机电化学晶体管以及固定有肌氨酸氧化酶的柵电极，当待测肌氨酸与柵电极上的肌氨酸氧化酶发生化学反应时，会引起柵电极的界面电势变化，最终通过测量有机电化学晶体管沟道电流的变化来实现对肌氨酸浓度的检测；本专利技术采用的有机电化学晶体管具有传感和信号放大的功能，在肌氨酸检测中具有非常高的灵敏度和非常低的检测极限，并且本专利技术提供的肌氨酸检测装置结构简单、制作成本低、工作电压低，且可实现便携式检测。附图说明图1为本专利技术一种肌氨酸检测装置较佳实施例的结构示意图。图2为本专利技术图1肌氨酸检测装置中的有机电化学晶体管的放大示意图。图3为本专利技术中只固定肌氨酸氧化酶检测肌氨酸的IDS-T曲线图。图4为本专利技术中碳纳米管修饰栅电极的检测肌氨酸的IDS-T曲线图。图5为本专利技术中铂纳米颗粒修饰栅电极的检测肌氨酸的IDS-T曲线图。具体实施方式本专利技术提供一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例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为本专利技术一种肌氨酸检测装置较佳实施例的结构示意图，如图所示，其包括一有机电化学晶体管10以及柵电极20，所述柵电极20通过电解液30与所述有机电化学晶体管10连接，所述柵电极20上固定有肌氨酸氧化酶21；进一步，如图2所示，所述有机电化学晶体管10包括衬底11以及设置在衬底11上的源电极12和漏电极13，所述源电极12与漏电极13通过有机半导体薄膜层14连接。在本专利技术中，当采用本专利技术肌氨酸检测装置进行肌氨酸浓度的检测时，首先在源电极12和漏电极13之间加一电压，形成沟道电流；接着在柵电极20与源电极12之间加一电压，形成柵电压对沟道电流进行调控；当加入不同浓度的肌氨酸溶液时，所述肌氨酸与柵电极20上的肌氨酸氧化酶21发生反应，使柵电极20的界面电势发生改变，从而导致沟道电流发生不同程度的变化；通过检测沟道电流的不同变化值，就能实现检测不同浓度的肌氨酸。具体地，有机电化学晶体管上的沟道电流方程为：，其中，IDS代表沟道电流，q代表电子电量，µ代表空穴迁移率，代表有机半导体层中的初始空穴密度，W和L分别代表器件沟道的宽度和长度，t代表有机半导体膜的厚度，Ci代表OECT器件的有效栅电容，VP代表夹断电压，代表有效栅电压，代表补偿电压，补偿电压与栅极-电解液、电解液-沟道这两个界面的电压降有关系。当肌氨酸加入电解液中时，由于肌氨酸氧化酶催化肌氨酸分解生成H2O2，而H2O2进一步被铂电极分解并失去电子，在电极表面发生氧化还原反应，产生补偿电压，使有效栅电压发生改变。在此器件中，沟道电流IDS是由有效栅电压来调控的，而有效栅电压与在栅电极上的H2O2浓度的关系如下：，其中，代表电解液-沟道、栅极-电解液这两个界面的电容比，[H2O2]代表H2O2的浓度，k代表玻尔兹曼常数，T代表温度；因此，有效栅电压与H2O2的浓度成正比关系，不同浓度的H2O2会引起变化不同的值。所以通过本专利技术提供的肌氨酸检测装置可以实现对H2O2的检测，从而实现对不同浓度肌氨酸的检测。如图3所示，当只在柵电极上修饰肌氨酸氧化酶时，加入不同浓度的肌氨酸溶液，沟道电流IDS出现台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肌氨酸检测装置，其特征在于，包括一有机电化学晶体管以及柵电极，所述柵电极通过电解液与所述有机电化学晶体管连接，所述柵电极上固定有肌氨酸氧化酶。

【技术特征摘要】
1.一种肌氨酸检测装置，其特征在于，包括一有机电化学晶体管以及柵电极，所述柵电极通过电解液与所述有机电化学晶体管连接，所述柵电极上固定有肌氨酸氧化酶。2.根据权利要求1所述的肌氨酸检测装置，其特征在于，所述有机电化学晶体管包括衬底以及设置在衬底上的源电极和漏电极，所述源电极与漏电极通过有机半导体薄膜连接。3.根据权利要求2所述的肌氨酸检测装置，其特征在于，所述有机半导体薄膜层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺类、聚咔唑类中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的肌氨酸检测装置，其特征在于，所述有机半导体薄膜层的厚度为10~300nm。5.根据权利要求2所述的肌氨酸检测装置，其特征在于，所述衬底材料为玻璃、硅片或PET中的一种。6.根据权利要求1所述的肌氨酸检测装置，其特征在于，所述柵电极表面沉积有金属纳米颗粒或...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡进，林鹏，宋家俊，严锋，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