生物传感器的制造方法、生物传感器及生物传感器的应用技术

本发明专利技术公开一种生物传感器的制造方法、生物传感器及生物传感器的应用，涉及生物传感器技术领域。通过对高K材料层表面进行羟基化工艺处理，增加高K材料层表面羟基的数量，进而增加固定探针分子的官能团，实现对待测物的高灵敏度、高特异性检测。所述生物传感器的制造方法包括：提供一具有高K材料层的生物敏感器件，利用羟基化工艺在高K材料层表面进行羟基化处理。所述生物传感器的制造方法应用于制造生物传感器，所述生物传感器应用于生物活性物质的检测。

【技术实现步骤摘要】
生物传感器的制造方法、生物传感器及生物传感器的应用
本专利技术涉及生物传感器
，尤其涉及一种生物传感器的制造方法、生物传感器及生物传感器的应用。
技术介绍
生物传感器是由生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体管等)及信号放大装置构成的分析工具或系统，生物传感器的灵敏度决定了检测的准确性和快速性。场效应管(FieldEffectTransistor，缩写为FET)生物传感器由于其能直接将生物信号转化为电信号而受到广泛关注。在利用场效应管生物传感器进行检测前，需要在场效应管生物传感器表面修饰上被检测目标分子的探针分子。为了满足液体测试环境，避免电流从金属引线直接穿过液体测试环境，需在场效应管生物传感器表面生长一层介质层，此时易修饰生物基团的SiO2材料作为人们最常选用的介质层材料。近年来，为了实现对痕量物质的检测，提高生物传感器的灵敏度，逐渐采用高K材料代替传统的SiO2材料。但是在生化检测过程中，为了实现高灵敏度、高特异性检测，需要对场效应管生物传感器表面进行修饰改性。然而高K材料不利于与硅烷偶联剂偶联，不利于硅烷化，使得场效应管生物传感器表面修饰改性效果并不理想，因此不利于探针分子的固定，无法达到比采用常规SiO2材料更高的灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供一种生物传感器的制造方法、生物传感器及生物传感器的应用，实现比采用常规SiO2材料作为介质层更高的灵敏度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种生物传感器的制造方法，该方法包括：提供一生物敏感器件，生物敏感器件具有高K材料层；利用羟基化工艺在高K材料层表面进行羟基化处理。优选地，羟基化工艺包括：氧等离子体工艺、臭氧处理工艺和食人鱼洗液浸泡中的至少一种。优选地，羟基化工艺为氧等离子体工艺，氧等离子体工艺的工艺参数包括：氧气流量为10sccm～200sccm，氧气压力为37.5mTorr～225mTorr，氧等离子体功率为50W～200W。优选地，提供一生物敏感器件，生物敏感器件具有高K材料层，包括：提供一基底；基底具有生物敏感材料；在生物敏感材料表面形成高K材料层。优选地，利用羟基化工艺在高K材料层表面进行羟基化处理后，还包括，在高K材料层具有的羟基上接枝功能基团。优选地，功能基团为通过硅烷偶联剂偶联在高K材料层上的醛基。优选地，生物敏感材料为硅基材料、碳基材料和二维材料中的至少一种；硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、戊二醛中的至少一种；高K材料层为氧化铪、氧化铝中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术提供一种生物传感器的制造方法，为了满足液体测试环境的同时实现对痕量物质的检测，提高生物传感器的灵敏度，本申请中的生物敏感器件具有高K材料层，但是高K材料层不利于与硅烷偶联剂偶联，不利于硅烷化，使得场效应管生物传感器表面修饰改性效果并不理想，不利于探针分子的固定，无法达到比常规SiO2更高的灵敏度。因此本专利技术利用羟基化工艺在高K材料层表面进行羟基化处理，通过对高K材料层表面进行羟基化处理，使高K材料层表面产生较SiO2材料表面更多的羟基，高K材料层表面产生的更多羟基便于与硅烷偶联剂偶联，进行硅烷化反应，产生更多利于固定探针分子的官能团，通过在高K材料层表面产生的更多官能团能够固定更多探针分子，实现对待测物的高灵敏度、高特异性检测。本专利技术还提供一种生物传感器，该生物传感器包括：生物敏感器件，生物敏感器件具有羟基化的高K材料层。优选地，羟基化的高K材料层为采用羟基化工艺处理的高K材料层。优选地，羟基化工艺包括：氧等离子体工艺、臭氧处理工艺和食人鱼洗液浸泡中的至少一种。优选地，生物敏感器件还包括基底，基底包括生物敏感材料，羟基化的高K材料层位于生物敏感材料表面。优选地，高K材料层具有的羟基上接枝有功能基团。优选地，功能基团为通过硅烷偶联剂偶联在高K材料层上的醛基。优选地，生物敏感材料为硅基材料、碳基材料和二维材料中的至少一种；硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、戊二醛中的至少一种；高K材料层为氧化铪、氧化铝中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术提供的生物传感器的有益效果与上述技术方案所述生物传感器的制造方法的有益效果相同，此处不做赘述。本专利技术进一步提供上述技术方案所述生物传感器在生物活性物质检测方面的应用。优选地，生物活性物质包括抗体、抗原、酶、组织和核酸中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术提供的生物传感器在生物活性物质检测方面应用的有益效果与上述技术方案所述生物传感器的制造方法的有益效果相同，此处不做赘述。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为场效应管生物传感器截面图；图2为场效应管生物传感器的源漏电流随栅极电压变化的曲线图；图3为生物传感器的制造方法流程图；图4为未进行羟基化处理的生物传感器整体示意图；图5为羟基化工艺处理后的生物传感器整体示意图；图6为高K材料层表面缺少羟基的示意图；图7为羟基化工艺处理后在高K材料层表面产生更多羟基的示意图；图8为通过水接触角测试氧等离子工艺处理的示意图。图9为3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)结构图；图10为在羟基官能团上枝接氨基官能团的示意图；图11为戊二醛结构图；图12为在氨基官能团上枝接醛基官能团的示意图；图13为生物传感器的抗体检测方法流程图；图14为待测物抗体示意图；图15为在醛基官能团上固定待测物抗体的示意图；图16为待测物示意图；图17为在待测物抗体上滴加待测物的示意图；图18为经过氧等离子工艺处理的生物传感器与未经过氧等离子体工艺处理的生物传感器灵敏度的曲线图。其中，100.衬底，200.中间材料层，300.漏极，400.源极，1.基底，10.生物敏感器件，11.生物敏感材料，12.高K材料层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。生物传感器是近年逐渐发展起来的一种高新生物学分析检测技术，他将生物学或仿生学信号感应部件紧密连接或整合到传感系统内，具有特异、敏感、快速、便携以及操作简便等优点。其中，场效应晶体管(FET)生物传感器因具有灵敏度高、分析速度快、试剂消耗少、操作简单、且本身就具有信号放大的特点而广泛应用于生化医学检测领域。为了满足液体测试环境，避免电流从金属引线直接穿过液体测试环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物传感器的制造方法，其特征在于，包括：/n提供一生物敏感器件，所述生物敏感器件具有高K材料层；/n利用羟基化工艺在所述高K材料层表面进行羟基化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一生物敏感器件，所述生物敏感器件具有高K材料层；
利用羟基化工艺在所述高K材料层表面进行羟基化处理。


2.根据权利要求1所述的生物传感器的制造方法，其特征在于，
所述羟基化工艺包括：氧等离子体工艺、臭氧处理工艺和食人鱼洗液浸泡中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的生物传感器的制造方法，其特征在于，
所述羟基化工艺为氧等离子体工艺，所述氧等离子体工艺的工艺参数包括：氧气流量为10sccm～200sccm，氧气压力为37.5mTorr～225mTorr，氧等离子体功率为50W～200W。


4.根据权利要求1所述的生物传感器的制造方法，其特征在于，
所述提供一生物敏感器件，所述生物敏感器件具有高K材料层，包括：
提供一基底；所述基底具有生物敏感材料；
在所述生物敏感材料表面形成高K材料层。


5.根据权利要求1所述的生物传感器的制造方法，其特征在于，
所述利用羟基化工艺在所述高K材料层表面进行羟基化处理后，还包括，
在所述高K材料层具有的羟基上接枝功能基团。


6.根据权利要求5所述的生物传感器的制造方法，其特征在于，
所述功能基团为通过硅烷偶联剂偶联在所述高K材料层上的醛基。


7.根据权利要求1-6中任一所述的生物传感器的制造方法，其特征在于，
所述生物敏感材料为硅基材料、碳基材料和二维材料中的至少一种；
所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、戊二醛中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，张青竹，张静，张兆浩，魏千惠，屠海令，殷华湘，赵鸿斌，王文武，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11