一种石墨烯DNA传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯DNA传感器的制备方法，该方法包括下述步骤：1）生长石墨烯；2）在步骤1）中得到的石墨烯的表面连上金纳米粒子；3）将得到的表面连有金纳米粒子的石墨烯，制备成石墨烯晶体管器件。4)通过石墨烯表面的金纳米粒子，连接DNA，实现石墨烯DNA传感器的制备。

【技术实现步骤摘要】
—种石墨烯DNA传感器的制备方法
一种石墨烯DNA传感器的制备方法，属于生物医学领域中的方法学研究。
技术介绍
目前存在的石墨烯传感器，多是以石墨烯氧化物为基础，利用石墨烯氧化物能淬灭荧光的特性，来检测末端标记荧光的DNA序列，这种方法能够检测的样本非常有限，而且需要荧光标记，在检测的灵敏度、特异性等方面仍存在一定的局限性。Li等2009年在Science上报道使用化学气相沉积法，在制备大尺寸、高质量石墨烯薄膜方面取得的重大突破(Li, X.S., Cai, ff.ff., An, J.H., Kim, S., Nah, J., Yang, D.X., Piner, R., Velamakanni, A.,Jung, 1.，Tutucj E.，Baner jee，S.K.，Colombo, L，Ruoffj R.S.，Large-Area Synthesis ofHigh-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils，Science，2009，324:1312-1314.)，这为大规模地应用石墨烯制备DNA传感器提供了机遇，为充分利用石墨烯的良好的导电性和化学稳定性，有必要进一步发展以单层石墨烯为基础更为优良的DNA传感器。单层石墨烯每个原子都在表面上，具有亚纳米/单原子层的厚度，对外界分子的光响应与电响应极其灵敏，具有化学稳定性，因此可以作为一种理想的导电材料，同时石墨烯的平面二维结构与传统的平板加工技术兼容，在DNA传感器方面具有巨大的潜在应用(Siwy Z.S., Davenport M.Nanopores: Graphene opens up to DNA.Nat.Nanotechnol.2010, 5:697-698.) (Pei H., Li J., Lv M., Wang J., Gao J., Lu J., LiY., Huang Q., Hu J., Fan C., A graphene-based sensor array for high-precision andadaptive target identification with ensemble aptamers, Journal of the AmericanChemical Society, 2012，134 (33): 13843-13849.)。我们充分利用石墨烯良好的导电性以及能大面积生长的现状，制备出石墨烯DNA传感器(图1):巯基修饰的DNA通过化学反应固定在表面具有金纳米粒子的石墨烯上，降低其电阻，提高石墨烯的导电性，在石墨烯表面通过微纳加工工艺制备具有电极的器件，以石墨烯作为导电材料，构成电极-DNA-电极的传感器模式构建DNA传感器，从而实现高灵敏、无标记的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石墨烯DNA传感器及其制备方法。—种石墨稀DNA传感器，包括两端具有电极的石墨稀晶体管器件，在石墨稀晶体管器件的石墨烯表面上通过金纳米粒子连接DNA。上述石墨烯DNA传感器的制备方法是:首先制备两端具有电极的石墨烯晶体管器件，然后在石墨烯晶体管器件的石墨烯表面上通过金纳米粒子连接DNA，从而构成石墨烯DNA传感器。具体包括下述步骤:I)在铜箔上使用化学气相沉积的方法生长大面积连续的单层石墨烯；2)把铜箔上生长的石墨烯浸泡在金纳米粒子溶液中；3)将步骤2)得到的表面修饰有金纳米粒子的石墨烯，制备石墨烯晶体管器件；4)在3)中加入末端有巯基修饰的DNA样本，在37°C下杂交60min后，超纯水冲洗。其中，步骤3)中石墨烯利用柔性的聚甲基丙烯酸甲酯高分子膜做载体，从铜箔转移到含有300nm热氧化层二氧化硅的高掺杂的硅片上，所述石墨烯器件包括栅极、源极、漏极和导电沟道，所述导电沟道为表面修饰有金纳米粒子的石墨烯，单个石墨烯晶体管器件组成石墨烯晶体管器件阵列。本专利技术提供的一种石墨烯DNA传感器的制备方法，具有以下优点:1、本专利技术仅仅是将DNA连接在石墨烯的表面的金纳米粒子上，即可进行DNA的检测，是一种无标记检测方法。2、本专利技术充分利用制备的石墨烯传感器的良好的导电性，能对样本进行高灵敏性的检测，具有很好的稳定性。【附图说明】图1石墨稀DNA传感器不意图。S为源极，D为漏极，I为石墨稀表面,2为金纳米粒子,3为DNA。【具体实施方式】下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。本专利技术的石墨烯DNA传感器如图1，S为源极，D为漏极，石墨烯晶体管器件上石墨烯表面I上通过金纳米粒子2连接DNA3,从而构成石墨烯DNA传感器。具体制备步骤是:1)在铜箔上使用化学气相沉积的方法生长大面积连续的单层石墨烯；在CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)中放入铜箔，通入氢气和甲烧，在1050 °C下反应后，氢气进行冷却保存。2)把铜箔上生长的石墨烯浸泡在金纳米粒子溶液中；在CVD中的铜箔上生长石墨烯后，把该铜箔浸泡在IOnm大小的金纳米粒子中过夜，然后用水冲洗后取出。3)制备器件:a)利用柔性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子膜做担载，在所述已生长石墨烯的铜箔上旋涂PMMA薄膜，180°C烘2min，然后将样品置于饱和硝酸铁溶液中，将铜箔腐蚀掉，石墨烯包埋在PMMA薄膜中被分离出来。PMMA薄膜携带着石墨烯薄膜可以附着硅基底上，然后用丙酮除去PMMA薄膜即可。b)在石墨烯上旋涂光刻胶，记为光刻胶1，对光刻胶I进行曝光得到标记图案，在标记图案处依次蒸镀厚度为1-1OOnm (如80nm) Cr层、20-1000nm (如200nm)Au层，除去光刻胶1，在石墨烯曝光位置处留下了蒸镀的金属标记，所述金属标记用于下两步光刻的位置对准标记；其中，所述石墨稀附着于表面具有二氧化娃层的娃基底上；c)在步骤b得到的有金属标记的石墨烯上旋涂光刻胶2，通过步骤b的标记定位，曝光，留下条带状的光刻胶将部分石墨烯保护起来，其它部分通过曝光显影将石墨烯曝露出来，用氧等离子体刻蚀掉其它部分曝露的石墨烯，保护在条带状光刻胶下面的石墨烯不被刻蚀得以保留，除去光刻胶2，得到条带状石墨烯，将所述条带状石墨烯在氢气和氩气气氛下于400-45(TC退火，清洁石墨烯条带的表面；d)在步骤c得到的有石墨烯条带的娃片上旋涂光刻胶3,通过步骤b的标记定位在石墨烯条带上曝光源极和漏极电极图案，所述源极和漏极之间的间距为4-7 μ m，在所述电极图案上依次蒸镀厚度为l_100nm(如80nm)的Cr层、厚度为20_1000nm(如600nm)的Au层作为器件的源极和漏极，除去光刻胶3，得到所述石墨烯晶体管器件。4)在3)中制备的石墨烯晶体管器件上，加入末端有巯基修饰的浓度为ΙΟμΜ的DNA序列HS-ATAGCGAGCAGATTAAG(SEQ ID N0.1)，在37°C下过夜浸泡后，超纯水冲洗，探针台检测，获得清晰的检测信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯DNA传感器，包括两端具有电极的石墨烯晶体管器件，其特征在于，在石墨烯晶体管器件的石墨烯表面上通过金纳米粒子连接DNA。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯DNA传感器，包括两端具有电极的石墨烯晶体管器件，其特征在于，在石墨烯晶体管器件的石墨烯表面上通过金纳米粒子连接DNA。2.根据权利要求1所述石墨烯DNA传感器的方法，其特征在于:首先在石墨烯晶体管器件的石墨烯表面上通过金纳米粒子连接DNA，然后制备两端具有电极的石墨烯晶体管器件，从而构成石墨烯DNA传感器。3.根据权利要求2所述的石墨烯DNA传感器的制备方法，其特征在于包括下述步骤: 1)在铜箔上使用化学气相沉积的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高力，李琴，周阳，严丽荣，陈克平，张春霞，陈亮，连超群，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：