[发明专利]电子传感器及基于电子传感器的基因探测方法

权利要求书

1.一种电子传感器，包括离子敏感场效应晶体管ISFET，其特征在于，所述ISFET的源极和漏极之间的纳米线沟道上刻蚀形成一个第一凹槽；

所述第一凹槽的底部具有以下结构之一或组合：

所述第一凹槽的底部开有纳米孔、所述第一凹槽的底部放置有化学分子；

其中，所述化学分子用于控制基因的移动。

2.根据权利要求1所述的电子传感器，其特征在于，所述第一凹槽为纳米碗。

3.根据权利要求2所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米碗底部放置有所述化学分子。

4.根据权利要求2所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米碗的底部开有纳米孔，所述ISFET的衬底以所述纳米孔为中心开有凹槽。

5.根据权利要求4所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米孔所在位置放置有化学分子；其中，所述化学分子只允许基因的双链部分从所述纳米孔一边向另一边移动。

6.根据权利要求2所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米碗的高度和直径小于200纳米；

或者，所述纳米碗的容积小于10^-17升。

7.根据权利要求4所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米孔的直径小于10纳米。

8.根据权利要求4所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米碗的底部在所述纳米孔边缘的厚度小于5纳米。

9.根据权利要求2所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米碗的内侧壁上涂覆离子敏感膜。

10.根据权利要求9所述的电子传感器，其特征在于，所述离子敏感膜的材料为金属或金属氧化物。

11.根据权利要求10所述的电子传感器，其特征在于，所述离子敏感膜上结合有机离子基团。

12.根据权利要求10所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米碗的底部为堆叠结构，依次堆叠有绝缘层、Si介质层和离子敏感膜；

所述化学分子放置在所述离子敏感膜上。

13.根据权利要求1所述的电子传感器，其特征在于，所述化学分子为Phi29DNAP。

14.根据权利要求1所述的电子传感器，其特征在于，所述第一凹槽为漏斗形；所述漏斗形底部开有纳米孔；

所述第一凹槽底部在所述纳米孔周围形成尖角knife-edge。

15.根据权利要求14所述的电子传感器，其特征在于，所述尖角所在位置放置有化学分子；其中，所述化学分子只允许基因的双链部分从所述纳米孔一边向另一边移动。

16.根据权利要求1所述的电子传感器，其特征在于，所述纳米孔的材料为以下任意之一：

硅Si、氮化硅SiNx、氧化硅SiO2、金刚石、石墨烯graphene。

17.一种基于如权利要求1至16任一项所述的电子传感器的基因探测方法，其特征在于，包含以下步骤：

将所述第一凹槽连接上电解质储液池；

在所述上电解质储液池中插入参考电极；

向所述上电解质储液池内投放待测单链DNA；

所述待测单链DNA在所述参考电极的偏置电压作用下，移动到所述第一凹槽的底部；

向所述上电解质储液池供给探测碱基；其中，以预设的顺序供应四种碱基，每次向所述上电解质储液池供给一种碱基；并且，每次更换碱基之前，从所述上电解质储液池、所述第一凹槽中将前一种碱基冲洗出去；

探测碱基与所述单链DNA中的碱基配对成功后，所述待测单链DNA移动一个碱基；

检测所述纳米孔的离子电流被阻出现的电流峰或谷，测定所述待测单链DNA的长度或碱基数；其中，在所述碱基通过所述纳米孔时，所述纳米孔的离子电流被阻；

或者，在碱基配对过程中，向所述纳米碗内释放氢离子，检测所述ISFET的源极和漏极之间的电流变化。

18.根据权利要求17所述的基因探测方法，其特征在于，在检测所述ISFET的源极和漏极之间的电流变化时，记录在电流发生变化时所供应的碱基类型。