一种基于纤维蛋白-核酸适配体复合结构的石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器及其应用制造技术

本发明专利技术属于生物分子检测和医疗器械部件技术领域，具体涉及一种基于纤维蛋白

【技术实现步骤摘要】
一种基于纤维蛋白
‑
核酸适配体复合结构的石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器及其应用


[0001]本专利技术属于生物分子检测和医疗器械部件
，具体涉及一种基于纤维蛋白
‑
核酸适配体复合结构的石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器及其应用
。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术
。
[0003]微纳生物传感器可以简便快捷地实现对疾病的诊断和检测，其中基于石墨烯场效应晶体管的生物传感器具有集成度高，灵敏度高，响应速度快和操作简单等优势，在如心血管病
、
癌症和糖尿病等慢性疾病的日常发展状态快速判断和长期动态化监测等领域具有重要应用价值
。
[0004]现有研究报道的基于核酸适配体
‑
低维材料的场效应晶体管微纳生物传感器通常可以实现在磷酸盐缓冲液
(PBS)
中对蛋白质进行检测，该溶液成分较为简单
。
但真实的人体体液如汗液
、
泪液和血液中含有大量的杂质分子，如血细胞
、
油脂
、
代谢物和其他蛋白质等，这些非检测目标分子在石墨烯表面的生物淤积会严重影响传感器的检测信号
。
并且目前传感器的探针修饰主要通过化学分子在低维材料的二维方向上进行修饰，如果大量增加探针密度可能会导致适配体之间产生空间位阻，反而降低传感器的检测性能，因此如何在提高核酸适配体探针的修饰密度的同时增强传感器检测性能是目前微纳生物传感器的重要发展方向之一
。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于纤维蛋白
‑
核酸适配体复合结构的石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器及其应用
。
本专利技术所述生物传感器在三维空间方向上增加核酸适配体探针修饰数量的同时，纤维蛋白层形成的鸟巢状结构可以过滤溶液中非目标分子的干扰，进而提高微纳生物传感器的检测稳定性和灵敏度
。
基于上述研究成果，从而完成本专利技术
。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术的第一个方面，提供一种基于纤维蛋白
‑
核酸适配体复合结构的石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器，所述石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器包括依次层叠设计的基底
、
电极层
、
石墨烯以及纤维蛋白层；
[0008]其中，所述纤维蛋白层呈鸟巢状，其是由纤维蛋白原和凝血酶经氯化钙催化产生反应得到
。
[0009]所述纤维蛋白层还修饰有探针，所述探针为修饰有氨基的探针分子
。
[0010]本专利技术的第二个方面，提供上述基于纤维蛋白
‑
核酸适配体复合结构的石墨烯场
效应晶体管微纳生物传感器的制备方法，所述制备方法包括：
[0011]S1、
在基底表面制备电极层，所述电极层包括漏极
、
源极和栅极；
[0012]S2、
将石墨烯转移到电极层表面；
[0013]S3、
构建纤维蛋白
‑
石墨烯复合结构，并修饰探针分子
。
[0014]本专利技术的第三个方面，提供生物传感器在检测待测样品中目标分子的应用
。
[0015]上述一个或多个技术方案的有益技术效果在于：
[0016]1、
上述技术方案提出了一种提升基于低维材料场效应晶体管微纳生物传感器检测性能的适用性方法，该方法可实现对多种低维材料的快速修饰
。
[0017]2、
上述技术方案显著提高了探针分子在传感器表面单位面积内的修饰密度，增强了传感的灵敏度和检测极限
。
[0018]3、
上述技术方案利用纤维蛋白鸟巢状的结构，可实现对复杂检测环境中杂质分子的过滤，进而基于本专利技术方法所设计的微纳生物传感器具备实现在原始溶液或人类体液等环境中原位监测的可能
。
因此具有良好的实际应用之价值
。
附图说明
[0019]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，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
。
[0020]图1为本专利技术实施例1中基于纤维蛋白
‑
石墨烯复合结构的场效应晶体管微纳生物传感器示意图；
[0021]其中，1‑
探针分子，2‑
生物标志物，3‑
纤维蛋白，4‑
石墨烯，5‑
漏
‑
源电极，6‑
基底
。
[0022]图2为本专利技术实施例1制备的微纳生物传感器在
PBS
中检测的信号图
。
[0023]图3是本专利技术实施例1制备的微纳生物传感器在
PBS
中的检测信号所得希尔方程拟合曲线
。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明
。
除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义
。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式
。
如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和
/
或“包括”时，其指明存在特征
、
步骤
、
操作
、
器件
、
组件和
/
或它们的组合
。
应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围
。
[0026]如前所述，针对现有微纳生物传感器检测灵敏度低，检测性能弱的问题，本申请提出了一种通过鸟巢状纤维蛋白
‑
石墨烯复合结构提高探针分子修饰密度和减弱杂质分子非特异性吸附影响的方法
。
[0027]具体的，本专利技术的一个典型具体实施方式中，提供一种基于纤维蛋白
‑
核酸适配体复合结构的石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器，所述石墨烯场效应晶体管微纳生物传感
器包括依次层叠设计的基底
、
电极层
、
石墨烯以及纤维蛋白层；
[0028]其中，所述纤维蛋白层呈鸟巢状，其是由纤维蛋白原和凝血酶经氯化钙催化产生反应得到
。
所述纤维蛋白本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于纤维蛋白
‑
核酸适配体复合结构的石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器，其特征在于，所述石墨烯场效应晶体管微纳生物传感器包括依次层叠设计的基底
、
电极层
、
石墨烯以及纤维蛋白层；其中，所述纤维蛋白层呈鸟巢状，其是由纤维蛋白原和凝血酶经氯化钙催化产生反应得到；所述纤维蛋白层还修饰有探针，所述探针为修饰有氨基的探针分子
。2.
如权利要求1所述的微纳生物传感器，其特征在于，所述电极层包括漏极
、
源极和栅极
。3.
如权利要求1所述的微纳生物传感器，其特征在于，所述石墨烯具体为
CVD
单层石墨烯薄膜；或者替换为二硫化钼或氧化铟纳米线
。4.
如权利要求1所述的微纳生物传感器，其特征在于，所述纤维蛋白材料的孔径为
0.3
～3μ
m
，进一步为1μ
m。5.
如权利要求1所述的微纳生物传感器，其特征在于，所述探针分子为抗体
、
酶或核糖核酸；进一步为5’
端含有氨基基团的单链脱氧核糖核酸分子，具体为核酸适配体探针
。6.
权利要求1‑5任一项所述微纳生物传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、
在基底表面制备电极层，所述电极层包括漏极
、
源极和栅极；
S2、
将石墨烯转移到电极层表面；
S3、
构建纤维蛋白
‑
石墨烯复合结构，并修饰探针分子
。7.
如权利要求6所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子然，张在玉，张鲁杨，段武，任仲靖，王海鹏，闫鹏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：