[发明专利]一种石墨烯DNA传感器的制备方法

说明书

技术领域

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。

背景技术

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,W.W.,An,J.H.，Kim,S.,Nah,J.,Yang,D.X.,Piner,R.,Velamakanni,A.,Jung,I.,Tutuc,E.,Banerjee,S.K.,Colombo,L.,Ruoff,R.S.,Large-Area Synthesis of High-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.,Li Y.,Huang Q.,Hu J.,Fan C.,A graphene-based sensor array for high-precision and adaptive target identification with ensemble aptamers,Journal of the American Chemical 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。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯DNA传感器及其制备方法。

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，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。

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：

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；

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℃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。

本发明提供的一种石墨烯DNA传感器的制备方法，具有以下优点：

1、本发明仅仅是将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、本发明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石墨烯DNA传感器示意图。S为源极，D为漏极，1为石墨烯表面，2为金纳米粒子，3为DNA。

具体实施方式