[发明专利]光纤场效应管生物传感器、生物检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种光纤场效应管生物传感器、生物检测装置及方法。其中，该光纤场效应管生物传感器，包括光纤，其端面及外表面均镀有导电材料，端面及外表面存在一沟道，将导电材料分作两个电极即场效应管的漏极和源极；及石墨烯薄膜，设置于光纤该端面且分别连接漏极和源极；所述石墨烯薄膜表面还固定有单链DNA作为探针链；所述探针链的另一端修饰荧光染料。其提高了生物传感器的检测准确性和可靠性。

技术领域

本发明属于生物传感器领域，尤其涉及一种光纤场效应管生物传感器、生物检测装置及方法。

背景技术

石墨烯是一种新兴的功能材料。由于其在光学、电学以及易于与生物分子通过π-π堆垛作用结合的特性，而在生物传感器设计领域受到关注。生物分子吸附在石墨烯表面可以调节其电荷传输或电荷的沟道掺杂，引起载流子浓度和载流子迁移率的变化。基于此，通过施加栅极电压调制的石墨烯场效应晶体管(FET)生物传感器被广泛研究，已报道的如pH值传感器，DNA生物传感器，蛋白质生物传感器以及细胞生物传感器。

通常，在石墨烯场效应管生物传感器中，采用化学气相沉积方法，在SiO2或塑料基底转移单层或多层石墨烯作为导电层，Ag/AgCl电极作为栅电极。在栅极和石墨烯导电层之间加入包含生物分子的溶液作为电解质。生物分子与石墨烯相互作用形成双导电层的导电沟道，通过测量石墨烯FET的传输特性，对目标生物分子进行检测。

石墨烯除具有良好的电学性质外，还由于其独特的带隙结构，可与各种荧光分子发生荧光共振能量转移(FRET)，从而便于构建光学生物传感器，已报到的如用于对不同浓度的多巴胺进行检测的荧光适体传感器，用于检测铅(Pb2+)离子的石墨烯电子传感器，用于对胰岛素进行检测的胰岛素适体生物传感器，用于检测干扰素的基于DNA适体的电子传感器等均在此原理下制作。

然而，传统的生物传感器多采用单一传感器模式，如光学生物传感，电学生物传感等。但是，这些传感器的检测准确性及可靠性均较低。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种光纤场效应管生物传感器，其基于石墨烯，将光电两种传感方式集成，实现对相同目标分子的光电双传感器检测，从而提高生物传感器的检测准确性和可靠性。

本发明的光纤场效应管生物传感器，包括：

光纤，其端面及外表面均镀有导电材料，端面及外表面存在一沟道，将导电材料分作两个电极即场效应管的漏极和源极；及

石墨烯薄膜，设置于光纤该端面且分别连接漏极和源极；

所述石墨烯薄膜表面还固定有单链DNA作为探针链；所述探针链的另一端修饰荧光染料。

进一步的，固定有单链DNA的光纤的端面还设置于Ag/AgCl电极中的样池作为栅极。

本发明的第二目的是提供一种光纤场效应管生物传感器的制备方法。

本发明的光纤场效应管生物传感器的制备方法，包括：

步骤1：在光纤的端面及外表面镀导电材料，导电材料间存在一沟道将导电材料分为两部分作为两个电极，此电极分别为场效应管的漏极和源极；

步骤2：通过湿法转移法将石墨烯薄膜转移到光纤的同一个端面，利用石墨烯的导电性，将石墨烯薄膜作为导电材料来分别源极与漏极连接形成导电沟道；

步骤3：在石墨烯薄膜表面固定单链DNA作为探针链，同时在探针链的另一端修饰荧光染料。

进一步的，在步骤2中，利用化学气相沉积法在铜箔表面的生长石墨烯薄膜。

进一步的，在步骤3中，在石墨烯薄膜表面，利用π-π堆垛作用，直接或间接固定单链DNA。