本发明专利技术公开了一种基于MOSFET结构的DNA电化学传感器，包括CMOS衬底，所述CMOS衬底上沉积有氮化硅层，所述氮化硅层上覆盖二氧化硅绝缘层；其特征在于所述二氧化硅绝缘层为具有微孔结构的微孔阵列，所述微孔侧壁上SiO2绝缘层通过羧基偶联有DNA探针作为敏感元件。该微孔结构不但可以检测DNA探针与DNA靶标之间的结合而且可以在微孔中进行模板扩增有利于利用pH检测功能来检测DNA的合成，进而具有DNA测序功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物传感器
，具体涉及一种基于MOSFET结构的DNA电化学传感器及其制备方法。
技术介绍
传感器与通信系统和计算机共同构成现代信息处理系统。传感器相当于人的感官，是计算机与自然界及社会的接ロ，是为计算机提供信息的工具。传感器通常由敏感(识别)元件、转换元件、电子线路及相应结构附件组成。生物传感器是指用固定化的生物体成分(酶、抗原、抗体、激素等)或生物体本 身(细胞、细胞器、组织等)作为感元件的传感器。电化学生物传感器则是指由生物材料作为敏感元件，电极(固体电极、离子选择性电极、气敏电极等)作为转换元件，以电势或电流为特征检测信号的传感器。由于使用生物材料作为传感器的敏感元件，所以电化学生物传感器具有高度选择性，是快速、直接获取复杂体系组成信息的理想分析工具。ー些研究成果已在生物技术、食品エ业、临床检测、医药エ业、生物医学、环境分析等领域获得实际应用。电化学DNA传感器是近几年迅速发展起来的一种全新思想的生物传感器。其用途是检测基因及一些能与DNA发生特殊相互作用的物质。电化学DNA传感器是利用单链DNA(ssDNA)或基因探针作为敏感元件固定在固体电极表面，加上识别杂交信息的电活性指示剂(称为杂交指示剂)共同构成的检测特定基因的装置。其工作原理是利用固定在电极表面的某一特定序列的ssDNA与溶液中的同源序列的特异识别作用(分子杂交)形成双链DNA(dsDNA)(电极表面性质改变)，同时借助一能识别ssDNA和dsDNA的杂交指示剂的电流响应信号的改变来达到检测基因的目的。电化学DNA传感器离实用化还有相当距离，主要是传感器的稳定性、重现性、灵敏度等都还有待于提高。有关DNA修饰电极的研究除对于基因检测有重要意义外，还可将DNA修饰电极用于其它生物传感器的研究，用于DNA与外源分子间的相互作用研究，如抗癌药物筛选、抗癌药物作用机理研究；以及用于检测DNA结合分子。无疑，它将成为生物电化学的ー个非常有生命力的前沿领域。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于MOSFET结构的DNA电化学传感器,解决了现有技术中生物传感器技术不能进行检测DNA的合成和测序等问题。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是一种基于MOSFET结构的DNA电化学传感器，包括CMOS衬底，所述CMOS衬底上沉积有氮化硅层，所述氮化硅层上覆盖ニ氧化硅绝缘层；其特征在于所述ニ氧化硅绝缘层为具有微孔结构的微孔阵列，所述微孔侧壁上SiO2绝缘层通过羧基偶联有DNA探针作为敏感元件。优选的，所述DNA探针具有SEQ No : I 3的连续核苷酸序列。典型的，连续核苷酸序列列表如下SEQ No I5'-GAGGATCCAGAATTCTCGAGTT-3'SEQ No 25，-CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG-3，SEQ No 3 5，-CCACTACGCCTCCGCTTTCCTCTCTATGGGCAGTCGGTGAT-3，~这些DNA探针是通用接头的互补序列，可以检测DNA的合成和测序。优选的，所述氮化硅层的厚度为100-300纳米。优选的，所述Si02绝缘层的厚度为1-10微米。本专利技术的另ー目的在于提供一种所述的基于MOSFET结构的DNA电化学传感器的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(I)采用低压化学气相淀积方法在CMOS衬底上沉积形成氮化硅层，井根据微孔阵列的排布在所述氮化硅层上覆盖正性光刻胶，通过正胶显影溶解已曝光的光刻胶，然后采用低压化学气相淀积方法生长SiO2绝缘层；(2)进行正性光刻胶的剥离，并暴露作为衬底的氮化硅层，即在氮化硅层上形成微孔结构；(3)将SiO2绝缘层的微孔侧壁采用羧基化方法进行羧基化处理，然后使将氨基化的DNA探针与SiO2绝缘层表面的羧基进行键合偶联形成敏感元件。优选的，所述方法步骤(I)中采用低压化学气相淀积方法在CMOS衬底上沉积形成氮化硅层的方法是以ニ氯ニ氢硅和氨气为反应原料在压カ为O. I 10托范围内，温度为700-800 V的条件下进行沉积获得氮化硅层。优选的，所述方法步骤(I)中在所述氮化硅层上覆盖正性光刻胶的方法为旋转涂胶方法。优选的，所述方法步骤(I)中正性光刻胶的曝光条件为光的波长是248nm，光源是氟化氩激光光源；曝光剂量为lOOmJ/cm2，曝光后正胶显影所用的正胶显影液为四甲基氢氧化铵，所述四甲基氢氧化铵的当量浓度为O. 2-0. 3。优选的，所述方法步骤(3)中羧基化方法采用的试剂为丁ニ酸，羧基化方法的温度控制在75で。优选的，所述方法步骤(3)中偶联反应中以I-こ基-3-(3-ニ甲基氨丙基)-碳化ニ亚胺(EDC)为羧基的活化试剂。优选的，所述方法步骤(3)中氨基化的DNA探针具有氨基化处理的SEQ No : I 3的连续核苷酸序列。典型的，氨基化的DNA探针序列选自以下的任意ー种5 '-Nh2-Gaggatccagaattctcgagtw;5，-NH2-CC ATCTC ATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG-3，；5’ -NH2-CCACTACGCCTCCGCTTTCCTCTCTATGGGCAGTCGGTGAT-35 ο本专利技术的另ー目的在于提供一种所述的基于MOSFET结构的DNA电化学传感器在DNA测序方面的应用一般的DNA电化学传感器可以检测DNA之间的相互结合。本专利技术提出了ー种DNA电化学传感器结构可以检测DNA的合成和测序。这种DNA电化学传感器结构是在MOSFET结构的基础上，构建百万个微孔阵列，微孔的结构是三明治式的三层结构，并且在中间层进行羧基化。其可以按照如下步骤进行制备(I)在CMOS的基础上用LPCVD (低压化学气相淀积)方法生长出ー层100-300纳米的Si3N4。(2)在Si3N4上将要形成微孔底部的部分用正性光刻胶覆盖，那样在要形成微孔侧壁的地方生长SiO2大约1-10微米。(3)用紫外光将正性光刻胶剥离，这样会露出底部的Si3N4层。(4)用羧基化方法将SiO2进行羧基化(5)将氨基化的引物与SiO2的羧基进行键合。相对于现有技术中的方案，本专利技术的优点是本专利技术DNA电化学传感器采用具有微孔结构的微孔阵列作为敏感元件，在微孔结构内设置DNA探针。这种微孔结构不但可以检测DNA探针与DNA靶标之间的结合而且可以在微孔中进行模板扩增有利于利用PH检测功能来检测DNA的合成，进而具有DNA测序功倉^:。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进ー步描述图I为Si3N4的形成；图2为Si3N4上的光刻胶；图3为光刻和显影后的光刻胶；图4为SiO2的生成；图5为光刻胶剥离后SiO2形成的微孔结构示意图；图6为DNA探针与羧基的偶联后的微孔结构示意图。具体实施例方式以下结合具体实施例对上述方案做进ー步说明。应理解，这些实施例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进ー步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例基于MOSFET结构的DNA电化学传感器制备示例一、在CMOS结构上生长Si3N4用LPCVD (低压化学气相淀积)可以获得就有良好覆盖能力和高度均匀性的Si3N4膜。在减压和温度在700-800°C的条件下，用ニ氯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨楠，艾洪新，臧伯玮，何越，
申请(专利权)人：凯晶生物科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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