所选物质的电检测制造技术

本发明专利技术涉及所选物质的电检测。具体而言，本发明专利技术提供了一种有机场效应晶体管以及构建晶体管的方法。该晶体管包括含有机分子的半导体膜。能与靶分子结合的探针分子偶联至半导体膜的外表面，使得膜内部基本上不存在探针分子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉;s^斤选物质的电检测，务沐而言为生物学相关的物质的电检观'J。更^f^地说，本专利技术涉及一种包括有才,^晶体管的生物传感器装置和该装置的制作方法。
技术介绍
'tfci4的同时^r测大量的生物物质，例如天j^在的DNA、 RNA、蛋白质和其它天^^在的衬，以;^Ait的aptamers,合成的^^蛋白或毒素，是一^S^^的问题。生物传感^^支术的进步使得许多潜在的医学上的应用成为可能，例如药物的^ 9f发，遗传突变的检测和基因治疗效果的评价或生物毒素的确定。#^列来说，常规的用于检测蛋白质、激素和^t病原体的iW性免疫检测技术涉及将胁结合至固体支持物上以形^P车列以及#^析物暴露于^^:阵列以进^#测。类似的，DNA片段的分析也涉及例如将单链的靶DNA片段(^^i物体的基因组)固定于固体支持物的单个孔中以形^^P车列。这样的DNA微阵列，又称DNA芯片，提供了一种高敏感的检测特异映DNA片段的手段。通it将耙DNA片殺J^露于未知的焚ib^i6的cDNA或mRNA探针来进行孩车列的分析。当cDNA或mRNA探针的核斷列与靶DNA的核齡列互补时，cDNA或mRNA探针即可与该DNA片段杂交。然后再用激ife^敏感的荧光^r测装置4M^测附于cDNA或mRNA上的焚ibf朽己物。然而，这种DNA孩W车列和其它类型的阵列的广泛应用受到许多因素制约。种'J来说,该微阵列和焚光纟朽己的cDNA和mRNA探针生产或购买的费用很高。 荧光的^^，检测装置(例如共聚禁1微#^^测装置)的高昂花费也限制了该^^的广妙用。另夕卜，该装置的剪切^R( shear bulk )也限制了DNA孩车列进行分析的位置的物理定位。电生物传感器装置^Ci人为^l一种可^r^;f^测DNA和RNA的方法。对应于一35需的装置的花费和^U莫鄱明显制氐。以往的生物传感器装置使用的是包括由有机多聚体制成的半^^膜的电极，该有机多聚体用^:种类的单链核*列的，苷酸探针功能化。替^^，可以先将有机多聚体的#功能化，而后聚合形成功能化的有机多聚体。在上述^种情况下，寡聚核苷酸探针作为,',合至有机多聚体上。半HW即;^这些功能化的有机多聚体制成的。当暴露于含有适当的互补姚断列的溶液中时，探4沐械断列^A杂交，这导致了半f^膜中功能化的有机多聚体j^可检测到的传导性的妙。本专利技术的一个目的是提^—种用于检测多种挣测生物物质的敏感的电装置，另一目的是提做'J作该装置的方法。专利技术M本专利技术认识到该电装置的实际应用部分受到敏感性差的制约，敏感性差的原因是由于有机多聚体,胜的功能化^f氐了多聚体的传导性所致。而且，徐测生物W与M机多聚体上附着的探针分子的结合，不足以产生传导性的足够变化，因此，无法检测到少量的待测生物分子。为了解决这些缺陷，本专利技术的一个实施方案提供了一种有才竭船晶体管iM^测生物^^，该晶体管包括含有才A^的半Hm。另外，探针衬与半H^膜的夕卜表面寸繊，膜的内部^^上^f在探针衬。在另一个实施方案中，本专利技术还提供了一种用于检测生物*子的有^ 效应晶体管的制作方法。该方法包括形成晶体管逸逸，包括在流入电极(source)和流出电极(drain)之间形成含有才;i^的半!M^，该通道的形M包括将探针衬与半f^膜的夕卜表面进行4繊，膜的内部1^^上^^^^4十衬。本专利技术的另 一个实施方案提供了 一种用于检测生物^^的生物传感器系统。该系统包括生物传感器装置、样品^*测系统。生物传感器装置包括一个或多个有才竭效应晶体管，^-个晶体管都包括晶体管通道。该通ilX包括含有才A^的半f^，以; U^^fH^^外表面的^^^^S这样就使^fH^膜内部^^上;r^^在^4f衬。样口口c^有可以结—个或多个探针衬的萆e^，检测系统能使得生物传感器装置与样^p^触。附图简述本专利技术在阅读附图的情况下通过下述详细的描述可以得到4艮妤的理解，许多特征未按照比例绘制，而为了便于清楚讨ife^意进行了增Ail减小，可结合6下述描#附图以便于,。附图l显示了本专利技术有才;i^效应晶体管的详细的截面图。附闺2A至2F显示了本专利技术有M效应晶体管在不同制作阶段的截面图。附图3显示了本专利技术生物传感器系统的详细的截面图。专利技术详述本专利技术得益于意识到先前的用于检测生物旨子的生物传感器由于探针分子贴附在生物传感器的半H^膜的有机多聚体的内,'胜Ji，因而传导'1^差。包含核B^J^序列的探针分子，例如DNA或蛋白质，阻碍了舍功能4械机多聚体的細'J半H^膜的形成，由此制氐了半^m内的半!^机多聚^间的电荷传it^率。另夕卜，；^专利技术i^i^尸Ji^^4十衬，(例如DNA)当其结合在膜整个内表面时，具有相当大的^l性，由此更进一步的斷氐了膜的传导性。本专利技术进一步认^^形成具有半H^膜的生物传感器装置的优点，该种体膜具有电传导特性的有才;i^，并且探针^^i4^上贴附在该膜的夕卜表面。或多;曰体结构r这样的结构具有优点，因为膜的电荷传递的特'^r^于有才;i^子的有舰紧，这样的压紧使得通常具有一个或多个共轭;r键，形成了共辄Ti键系统。从一个有才;i^到另一个有才;i^的电荷传递的效率lW相々贿才/^子的共扼71键系统间的距离的减小而增大。附图i显示了用来检测生物旨子的有4;u^效应晶体管ioo的局部示意图，该晶体管具有晶体管通道UO，该通道具有半f^g度U5，膜包含有才/l^子120,晶体管还包^^针衬125，该衬^^M^W 115的夕卜表面130，膜内部^i4Ui^完4^^有^^针^ 125。 tt^专利技术目的^y兌，术译'1^上没有探针分子，，指膜U5内部至多具有^j:的^^4h^1125。 #^来说，有才;i^120如果是疏水性的，则亲水性的探针衬125 (例如某种核喊^J^列)就^^皮排除出膜内部。4ii种情况下，膜115内部的痕量的探针^125的^f:小于或等于探针W 125 ^T才;i^ 120中的溶解度。-在M的实施例中，尽管^^具有有才A^ 120的半!^#^^包括#专利技术的范围之内，但是该有才;i^l20最好具有共扼7T键系统。她的，膜115中的有才A^子120具有规则的晶体或多晶体结构，有才紛子120可以是任何能形成半f^膜115的含碳^^，更M的，省才;i^于120具有高的场效ii^多7200810177率(即，大于约10々m2/Vs ),甚至更M的，有才;i^ 120具有大于约10-2cm2/Vs 的场效ii^多率，例如由具有共扼7i键系统的^^提供的，如寡聚噢吩或多聚漆 吩。在某些m的实施例中，有才;i^子120 A^聚体，由于具有更好的形，则的晶体膜的能力，从而使得其内部;f^4在探针^^125,寡聚体比某些取代的多聚^r有优势。就^^专利技术目的来说，应用于半H^膜115的有才;i^子120的寡聚体是指具有2 -100个重复单位的衬，术洽'多聚体是指具有超过100个 重复^i的有才;i^ 120。在某些优选实施例中，有才A^120可以是具有4-20个重复^i的寡聚体，甚至更^i^具有4-10个重复单位的寡聚体。#^来说，寡聚噢吩具有2-100>^^吩*，而多聚噢吩则具有超过IOO 个的瘗吩牟沐。在佐选的实施例中，有才;i^子120可以是六瘗本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测生物靶分子的有机场效应晶体管，该晶体管包括：　具有半导体膜的晶体管通道，该半导体膜包含有机分子，所述通道还具有探针分子，其中：　所述探针分子偶联至所述半导体膜外表面，　所述半导体膜的内部基本上不存在所述探针分子，　 　所述有机分子是疏水的且所述探针分子是亲水的，且　所述探针分子选自：单链脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）、核糖核酸（ＲＮＡ）、ａｐｔａｍｅｒｓ和蛋白质。

【技术特征摘要】
US 2003-4-2 10/405,3981. 用于检测生物靶分子的有机场效应晶体管，该晶体管包括具有半导体膜的晶体管通道，该半导体膜包含有机分子，所述通道还具有探针分子，其中所述探针分子偶联至所述半导体膜外表面，所述半导体膜的内部基本上不存在所述探针分子，所述有机分子是疏水的且所述探针分子是亲水的，且所述探针分子选自单链脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、aptamers和蛋白质。2. 权利要求1所述的晶体管，其中所述有机分子选自多聚噻吩和寡 聚噻吩。3. 权利要求l所述的晶体管，其中所述探针分子设计成与生物靶分 子结合，所述生物靶分子选自互补脱氧核糖核酸(cDNA)、信使核糖核 酸(mRNA )和抗体。4. 构建用于检测生物靶分子的有机场效应晶体管的方法，包括 形成晶体管通道，其中包括在流入电极和流出电极之间形成包含有机分子的半导体膜；以及将探针分子与所述半导体膜的外表面偶联，所述半导体膜的内 部基本上不存在所述探针分子，其中所述探针分子偶联至所述半导体膜外表面， 所述半导体膜的内部基本上不存在所述探针分子， 所述有机分子是疏水的且所述探针分子是亲水的，且 所述探针分子选自单链脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸 (RM)、 aptamers和蛋白质。5，权利要求4所述的方法，进一步包括在所述基质上形成间门结构， 在所述闸门结构上形成绝缘层，以及在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍哲南，B尤克，
申请(专利权)人：朗迅科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]