[发明专利]一种基于3-巯基丙磺酸修饰栅极金电极的L-半胱氨酸的检测方法及传感器

说明书

本发明公开了一种基于3‑巯基丙磺酸修饰栅极金电极的L‑半胱氨酸的检测方法及传感器，将3‑巯基丙磺酸(MPS)修饰在栅极延长出来的金电极的金膜层表面上，形成一种简易的MPS自组装延长栅金电极(GGE)，利用场效应晶体管原位信号放大作用对L‑半胱氨酸实现灵敏检测。该传感器对L‑半胱氨酸具有良好的能斯特响应关系，线性范围为5.0×10^‑7—1.0×10^‑3mol/L，响应灵敏度为58.91±1.19mV/‑pC(25℃)，检出限为3.3×10^‑7mol/L。其制备过程简单便捷，响应时间快，在生命科学、临床医学等方面具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于化学/生物传感技术领域，具体涉及一种基于3-巯基丙磺酸修饰栅极金电极的L-半胱氨酸的检测方法及传感器，即一种选择性膜电位型传感器，适用于生命科学、临床医学等方面的检测。

背景技术

L-半胱氨酸(2-氨基-3-巯基丙酸，L-Cysteine，L-Cys)是20种天然氨基酸中唯一具有巯基(-SH)还原性基团的氨基酸。而在广泛的天然氨基酸中，含巯基的氨基酸对人体的新陈代谢起着至关重要的作用。许多研究表明，人体内L-半胱氨酸的缺乏会引发许多疾病，例如生长迟缓、水肿、肝损伤、脱发、肌肉和脂肪减少、皮肤损伤和虚弱等。此外，它还是心脏病、类风湿关节炎和艾滋病等疾病的生理调节剂。监测血浆、唾液和尿液等生理样本中L-半胱氨酸的浓度是临床分析中的一种方法，L-半胱氨酸的一般浓度范围为5 μmol/L至30μmol/L。因此，探索快速、灵敏、简单的分析方法来动态监测L-半胱氨酸的浓度进行生理和临床诊断是非常重要的。

近年来，检测L-半胱氨酸的常用方法有高效液相色谱法(HPLC)、流动注射分析法(FIA)、高效毛细管电泳法(HPCE)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)、液相色谱-质谱联用法(LC-MS/MS)、荧光分析法等。然而，这些分析方法都是间接方法，需要的仪器成本昂贵，实验的操作流程复杂，且需要熟练的技术人员，不易于实现微型化和实时、在线检测，因而限制了这些方法的应用。电化学方法因具有成本低、灵敏度高、测定快速、易小型化等优点，在传感器的开发中引起了很多关注。目前，国内外主要应用电化学方法中的电流型电化学传感器实现对L-半胱氨酸的测定，它在实时、在线检测方面存在应用局限。然而，制作简单、选择性高、易微型化、易在线检测的L-半胱氨酸电位型电化学传感器则鲜有报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种基于3-巯基丙磺酸修饰栅极金电极的L- 半胱氨酸的检测方法及传感器。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述基于3-巯基丙磺酸修饰栅极金电极的L-半胱氨酸的检测方法包括如下步骤：

(1)在场效应晶体管的Si基底层(1)上植入p阱(2)和N型衬底(3)，采用热蒸发和磁控溅射技术在p阱(2)处构建源电极(4)和漏电极(5)，然后在被植入p阱(2) 和N型衬底(3)并构建有源电极(4)和漏电极(5)的Si基底层(1)上构建二氧化硅层(6)，再采用热蒸发和磁控溅射技术在多晶硅栅极(7)的基底层上依次镀上铝铜合金层(8)、铬钯合金层(9)和金膜层(10)，最后在多晶硅栅极(7)的基底层和二氧化硅层(6)上构建氮化硅层(11)；将栅极部分延长0.1—500mm的距离，制得具有栅极金电极的延长栅场效应晶体管；

(2)制备3-巯基丙磺酸的乙醇溶液，并将清洗后的延长栅场效应晶体管的栅极金电极浸泡于其中，于25℃条件下静置，然后洗净浸泡后的栅极金电极，制得3-巯基丙磺酸膜(12)修饰的3-巯基丙磺酸膜栅极金电极；