包括尸胺嗅觉受体的石墨烯通道构件及包括其的传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯通道构件，其包括石墨烯膜和固定到所述石墨烯膜的尸胺嗅觉受体，一种石墨烯晶体管，其包括：基板；石墨烯通道构件；及一对电极，以及包括该电极的生物传感器。以及包括该电极的生物传感器。以及包括该电极的生物传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括尸胺嗅觉受体的石墨烯通道构件及包括其的传感器


[0001]本专利技术涉及包括尸胺嗅觉受体的石墨烯通道构件和包括其的传感器。

技术介绍

[0002]传统的肉类新鲜度的辨别平台是基于金属氧化物薄膜或纳米材料通过物理吸附来监测电阻变化的方法，所述金属氧化物薄膜或纳米材料具有用于检测小分子(small molecules：氢、乙醇、氨、甲醇、甲苯等)的合适结构，但是目前存在如下限制。
[0003]1.选择性——由于通过物理吸附对电阻变化的监测，在相同浓度下，材料A和材料B都可以反应，但是在不同浓度下(在过量材料B的情况下)，尽管材料A具有相对较高的灵敏度，但是却监测到材料B的反应性增加。
[0004]2.肉类新鲜度的间接辨别——如果肉类实际腐败了，产生的气体包括尸胺(cadaverine)和腐胺(putrescine)，但是这些是超分子(supermolecular)材料，而通过常规的基于物理吸附的平台绝对没有反应。因此，传统平台的局限性在于，它必须检测氨、甲苯等作为间接测量。
[0005]目前研究人员团队对检测尸胺的常规先例研究首次报道了碳纳米管与尸胺受体的组合(Park,Taehyeon,et al.,ACS Nano,2017,11,11847
‑
11855)。碳纳米管的检测限为10pM，但是电极上装上的碳纳米管的量不是恒定的，并且实验结果的不充分再现性成为商业化之路中的障碍。因此，为了克服这些问题，需要能够替代碳纳米管的下一代纳米材料。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]本专利技术用于克服传统的肉类新鲜度检测器的上述限制，并通过使用包括石墨烯膜和固定到所述石墨烯膜的尸胺嗅觉受体(Taar13c)的石墨烯通道构件提供具有再现性和高灵敏度的传感器。
[0008]技术方案
[0009]本专利技术提供了一种石墨烯通道构件，包括石墨烯膜和固定到所述石墨烯膜的尸胺嗅觉受体。
[0010]另外，本专利技术提供一种石墨烯晶体管，包括：基板；石墨烯通道构件；及一对电极。
[0011]此外，本专利技术提供了一种包括所述石墨烯晶体管的生物传感器。
[0012]有益效果
[0013]在使用石墨烯膜和固定到本专利技术的石墨烯膜的尸胺嗅觉受体(痕量胺相关受体13c(trace amine
‑
associated receptor 13c，Taar13c))作为石墨烯晶体管的情况下，可以提高肉类腐败期间产生的尸胺的检测限，并可实现高灵敏度和再现性的检测效果。
[0014]特别是，与使用尸胺受体结合碳纳米管的常规传感器相比，可以实现优异的检测效率、检测限和再现性、以及可以实现同时检测气相尸胺和液相尸胺的效果。
[0015]此外，包括本专利技术的石墨烯通道构件的石墨烯晶体管可以以USIM芯片类型制造，
并应用于小型化生物传感器(便携式电子气体传感器等)，并可实现非常简单和准确地辨别肉类新鲜度的效果。
附图说明
[0016]图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的石墨烯晶体管。
[0017]图2示出了根据本专利技术的一个实施方案的精细图案化的石墨烯膜。
[0018]图3示出了本专利技术的制造实例1中表达且纯化的尸胺嗅觉受体的凝胶染色(Gel staining)和Western印迹(Western blot)分析结果。
[0019]图4示出了本专利技术的实验例1的实施例2的石墨烯晶体管的尸胺的检测限的测定结果。
[0020]图5示出了根据本专利技术实验例2用肉眼观察牛肉腐败程度的照片。
[0021]图6示出了用本专利技术的实验例2的实施例2的石墨烯晶体管检测从牛肉产生的尸胺的检测结果。
[0022]图7示出了本专利技术的实验例3的实施例2的石墨烯晶体管的尸胺选择性的评价结果。
[0023]图8示出了NO2、VBN和VOC检测器中所示的结果，这些检测器可以在根据本专利技术实施例的生物传感器中商业化。
[0024]图9是根据本专利技术的一个实施方案的包括石墨烯晶体管的生物传感器的示意图。
[0025]图10示出了制造实例2的卡宾化合物1的1H
‑
NMR谱。
[0026]图11示出了制造实例3的卡宾化合物2的1H
‑
NMR谱。
[0027]图12示出了制造实例4的卡宾化合物3的1H
‑
NMR谱。
[0028]图13示出了制造实例5的卡宾化合物4的1H
‑
NMR谱。
[0029]图14示出了制造实例6的卡宾化合物5的1H
‑
NMR谱。
[0030]图15示出了使用比较实验例1的比较例1的石墨烯晶体管的尸胺检测限的测定结果。
具体实施方式
[0031]以下，将详细描述本专利技术。
[0032]1.石墨烯通道构件
[0033]本专利技术提供了一种石墨烯通道构件，包括石墨烯膜和固定到所述石墨烯膜的尸胺嗅觉受体。
[0034]所述尸胺嗅觉受体可与液相尸胺和/或气相尸胺反应。
[0035]所述尸胺嗅觉受体可包括痕量胺相关受体13c(Taar13c)。Taar13c是斑马鱼(Zerafish)痕量胺相关受体之一，对尸胺会非常敏感的反应。
[0036]所述尸胺嗅觉受体既可以通过物理键固定在石墨烯膜的表面，也可以通过化学键固定。
[0037]特别地，通过物理键将尸胺嗅觉受体固定到石墨烯膜的表面上可以是通过物理吸附固定。在这种情况下，尸胺嗅觉受体可以通过物理吸附固定至石墨烯膜的表面，无需单独的接头。例如，在处理到石墨烯膜的表面之后，可以通过在约1至10℃的温度条件下反应12
至48小时的物理吸附方法来固定尸胺嗅觉受体。
[0038]或者，通过化学键将尸胺嗅觉受体固定到石墨烯膜的表面可以是通过包括由如下式1或式2表示的卡宾化合物作为接头的键合(固定)。即，卡宾化合物可以扮演将尸胺嗅觉受体化学固定到石墨烯膜的介质的角色。在使用这种卡宾化合物作为接头，并将尸胺嗅觉受体固定至石墨烯膜的情况下，在获得对外界环境变化的优异稳定性方面存在优势。
[0039][式1][式2][0040]在式1和式2中，
[0041]R1、R2、R5和R6相同或不同，并各自独立地为氢、1至20个碳原子的烷基、3至20个碳原子的环烷基、6至30个碳原子的芳基、或2至30个碳原子的杂芳基，
[0042]R3、R4、R7、R8、R9和R10相同或不同，并各自独立地为氢、1至20个碳原子的烷基、3至20个碳原子的环烷基、6至30个碳原子的芳基、2至30个碳原子的杂芳基，或由如下式3表示的结构，或者R7至R10中的两个或更多个相邻取代基结合形成烃环，
[0043]R3和R4中至少一个是如下式3所示的结构，且
[0044]在R7至R10中至少一个具有如下式3所示的结构或R7至R10中两个或多个相邻取代基结合形成烃环的情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种石墨烯通道构件，包括石墨烯膜和固定到所述石墨烯膜的尸胺嗅觉受体。2.根据权利要求1所述的石墨烯通道构件，其中，所述尸胺嗅觉受体通过物理键固定至所述石墨烯膜。3.根据权利要求2所述的石墨烯通道构件，其中，通过所述物理键的所述固定是通过吸附将所述尸胺嗅觉受体固定到所述石墨烯膜。4.根据权利要求1所述的石墨烯通道构件，其中，所述尸胺嗅觉受体通过化学键固定至所述石墨烯膜。5.根据权利要求4所述的石墨烯沟道构件，其中，使用由以下式1或式2表示的卡宾化合物作为接头来固定所述化学键：[式1][式2]在式1和式2中，R1、R2、R5和R6相同或不同，并各自独立地为氢、1至20个碳原子的烷基、3至20个碳原子的环烷基、6至30个碳原子的芳基、或2至30个碳原子的杂芳基，R3、R4、R7、R8、R9和R10相同或不同，各自独立地为氢、1至20个碳原子的烷基、3至20个碳原子的环烷基、6至30个碳原子的芳基、2至30个碳原子的杂芳基或由下式3表示的结构，或者R7至R10中的两个或更多个相邻取代基结合形成烃环，R3和R4中至少一个是以下式3...

【专利技术属性】
技术研发人员：权五锡，宋弦锡，朴太铉，金庆浩，金眞影，文洞晳，朴先珠，朴喆淳，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：