一种有机电化学晶体管传感器及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种有机电化学晶体管传感器的制备方法，步骤包括：制备二维层状过渡金属碳化物；制备纳米复合材料；制备有机电化学晶体管传感器；修饰所述有机电化学晶体管传感器。本发明专利技术还涉及一种如上所述的有机电化学晶体管传感器在生存素高灵敏检测中的应用。本发明专利技术的有机电化学晶体管传感器能够对生存素进行高灵敏检测。行高灵敏检测。行高灵敏检测。

【技术实现步骤摘要】
一种有机电化学晶体管传感器及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及化学检测
，尤其涉及一种有机电化学晶体管传感器及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]生存素(survivin)，16.5
‑
kD蛋白，属于细胞凋亡抑制剂(IAP)家族，是骨肉瘤中高度表达的重要致癌蛋白。正常细胞不需要生存素来生存，然而，生存素对骨肉瘤肿瘤细胞的细胞分裂和细胞凋亡抑制具有重要意义。除了调节细胞分裂和抑制细胞凋亡的功能外，生存素蛋白水平的升高已被认为是一种新的潜在骨肉瘤诊断生物标志物，可作为确定骨肉瘤病理学分类的参考指标。
[0003]已经报道有多种方法用于生存素的检测，如酶联免疫法和等离子体共振方法，然后上述方法存在昂贵仪器，复杂操作和灵敏度与特异性有限等不足，因此需要开发一种高灵敏、高特异性的便捷方法用于生存素的检测。
[0004]有机电化学晶体管(OECT)由于其独特的优点，如高灵敏度、低工作电压、生物相容性和灵活性以及简化的制造工艺，在生物和生化传感应用中显示出巨大的潜力和优势，使其能够在水中操作环境。基于聚(3,4
‑
亚乙基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)的OECT生物传感器已广泛应用于检测细菌、多巴胺、DNA、细胞和离子，这表明OECT的灵敏度优于那些传统方法。
[0005]Ti3C2Tx是二维层状早期过渡金属碳化物/碳氮化物(MXene)[Tx表示表面终止功能(例如F、O和OH)]的典型成员之一，显示出巨大的前景，MXene广泛用于生物传感器的设计和制造，包括以下优点：1)高达9880S
·
cm
‑1的高优异金属电导率；2)高达1500F
·
cm
‑3的高电容，嵌入/脱嵌和氧化还原反应；3)Ti3C2Tx MXene的亲水性表面使其适用于各种溶液处理，例如用于在水性环境中制造生物传感器设备的喷涂和旋涂。与PPy、PANI、rGO、C
‑
dots、AuNPs、ZnO等纳米材料相比，独特的嵌入/脱嵌纳米结构使MXene@PEDOT：PSS作为理想的粘合剂候选物以协同方式实现具有高体积电容的高性能OECT生物传感器。因此将通过构建有机电化学晶体管对生存素进行有效检测。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种有机电化学晶体管传感器及其制备方法与应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0008]本专利技术的第一方面是提供一种有机电化学晶体管传感器的制备方法，步骤包括：
[0009]S1、制备二维层状过渡金属碳化物：在LiF/HCl水溶液中，选择性蚀刻Ti3AlC2中的铝层，即得Ti3C2Tx MXene；
[0010]S2、制备纳米复合材料：将步骤S1中所制得的Ti3C2Tx MXene与PEDOT:PSS按1:2
‑
2:1的配比搅拌混合，即得MXene/PEDOT:PSS；
[0011]S3、制备有机电化学晶体管传感器：将天然氧化物p+硅衬底依次采用丙酮、异丙醇以及水冲洗，干燥后通过光刻胶和阴影掩膜图案化，即得有机电化学晶体管传感器；
[0012]S4、修饰所述有机电化学晶体管传感器：于步骤S3中所制得的有机电化学晶体管传感器表面涂覆步骤S2中所制得的MXene/PEDOT:PSS，并在栅电极上修饰生存素抗体。
[0013]优选地，步骤S1包括：
[0014]在磁力搅拌下，将LiF溶解于HCl中，并缓慢加入Ti3AlC2，于20
‑
60℃下搅拌一段时间后，采用去离子水重复洗涤3
‑
9次，直至pH值达到6
‑
7，干燥后即得Ti3C2Tx MXene。
[0015]优选地，步骤S3中图案化包括：
[0016]Cr/Au源、漏电极通过通道结构热蒸发沉积于p
+
硅衬底上，并采用去离子水清洗后，采用氮气枪吹干，并于100
‑
140℃下烘烤15
‑
45秒，即可。
[0017]优选地，Cr热蒸发沉积时的工作压力为1.2Pa，厚度为10nm。
[0018]优选地，Au热蒸发沉积时的工作压力为0.5Pa，厚度为50nm。
[0019]优选地，步骤S4中生存素抗体修饰时的参数包括：pH值为7.0；时间为30分钟；温度为37℃；生存素抗体蛋白的浓度为10μg/mL。
[0020]本专利技术的第二方面是提供一种采用如上所述制备方法制得的有机电化学晶体管传感器。
[0021]本专利技术的第三方面是提供一种如上所述的有机电化学晶体管传感器在生存素高灵敏检测中的应用。
[0022]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0023]本专利技术的有机电化学晶体管传感器能够对生存素进行高灵敏检测。
附图说明
[0024]图1a是MXene/PEDOT:PSS纳米复合材料的制备流程示意图；
[0025]图1b是有机电化学晶体管传感器的结构示意图；
[0026]图1c和图1d是有机电化学晶体管传感器通过等效的双电子层电容在液体电解质中的表征电路图；
[0027]图1e是MXene和MXene/PEDOT:PSS纳米复合材料的XRD分析结果图；
[0028]图1f是MXene/PEDOT:PSS纳米复合材料的SEM俯视图；
[0029]图1g是MXene/PEDOT:PSS纳米复合材料的SEM侧视图；
[0030]其中，CGE是栅极/电解质界面的电容，CEC是电解质/通道界面的电容；
[0031]图2a是有机电化学晶体管传感器中栅电极上逐层组装的流程示意图；
[0032]图2b是有机电化学晶体管传感器的EIS结果图；
[0033]图2c是有机电化学晶体管传感器的循环伏安法结果图；
[0034]图2d分别是裸金、Au/MAA/抗生存素蛋白、Au/MAA/抗生存素蛋白/BSA的接触角结果图；
[0035]图3a是有机电化学晶体管传感器的传感机制示意图；
[0036]图3b是有机电化学晶体管传感器的I
DS
‑
t结果图；
[0037]图3c是有机电化学晶体管传感器的漏源电流的变化
‑
生存素蛋白浓度结果图；
[0038]图3d是有机电化学晶体管传感器常规微分脉冲伏安法分析结果图；
[0039]图3e是有机电化学晶体管传感器生存素浓度的DPV测定结果图；
[0040]其中，c和e中每个误差条代表三个重复测定(n＝3，标准偏差)；
[0041]图4a和图4b是有机电化学晶体管传感器选择性测试的结果图；
[0042]图4c是有机电化学晶体管传感器重复性测试的结果图；
[0043]图4d是有机电化学晶体管传感器稳定性测试的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机电化学晶体管传感器的制备方法，其特征在于，步骤包括：S1、制备二维层状过渡金属碳化物：在LiF/HCl水溶液中，选择性蚀刻Ti3AlC2中的铝层，即得Ti3C2Tx MXene；S2、制备纳米复合材料：将步骤S1中所制得的Ti3C2Tx MXene与PEDOT:PSS按1:2
‑
2:1的配比搅拌混合，即得MXene/PEDOT:PSS；S3、制备有机电化学晶体管传感器：将天然氧化物p
+
硅衬底依次采用丙酮、异丙醇以及水冲洗，干燥后通过光刻胶和阴影掩膜图案化，即得有机电化学晶体管传感器；S4、修饰所述有机电化学晶体管传感器：于步骤S3中所制得的有机电化学晶体管传感器表面涂覆步骤S2中所制得的MXene/PEDOT:PSS，并在栅电极上修饰生存素抗体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：在磁力搅拌下，将LiF溶解于HCl中，并缓慢加入Ti3AlC2，于20
‑
60℃下搅拌一段时间后，采用去离子水重复洗涤3
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：付东，徐平，宁波，王达辉，
申请(专利权)人：复旦大学附属儿科医院，
类型：发明
国别省市：