[发明专利]有机栅极电化学晶体管生物传感器的构筑

说明书

本发明公开了有机栅极电化学晶体管生物传感器的构筑，包括柔性基底；柔性基底上设有两片PEDOT/PSS薄膜，一片作为通道材料另一片作为栅极；通道材料的一端为源级，另一端为漏极。源极和漏级与数字源表连接，源极和栅极与另一数字源表连接，然后将连接好电路的传感器进行葡萄糖浓度的检测。PEDOT/PSS薄膜是通过将PEDOT/PSS水溶液加入分散液中再真空过滤到多孔PVDF膜上干燥、退火得到的。本发明采用PEDOT/PSS薄膜同时作为栅极和源漏层，制备的有机电化学晶体管表现出高跨导与高开关比，有助于放大信号与提高检测的灵敏性。本发明的传感器监测葡萄糖浓度的准确度高、灵敏度好。

技术领域

本发明涉及生物传感、晶体管领域，尤其涉及有机栅极电化学晶体管生物传感器的构筑。

背景技术

目前对生物小分子的连续监测的应用领域很广阔，但文献中报道的可穿戴传感设备的数量有限。电化学传导已被广泛使用，也尝试使用了光学和磁性传感器。现今葡萄糖传感器已经在市场上出售，但是由于需要电极植入或相对笨重的读出电子设备，因此，在小型化、批量生产以及与已建立的微流体平台以及新兴产品的兼容性方面都存在很大的困难。另一方面，在不同的液体基质(如组织液、呼吸、汗液、唾液和眼泪)中运行设备存在测试结果不稳定和不可重现的问题；同时由于这些液体基质如汗液、唾液和眼泪中某些生物标志物的浓度远低于血液中的浓度，因此定量汗液分析需要高度灵敏的生物传感器。

在专利CN110453260A中，为实现可穿戴功能，通过引入柔性基底并在其基底上添入了工作电极和参比电极。为提高其灵敏度，工作电极的结构引入第一层葡萄糖氧化酶层电极以及第二层乳酸氧化酶层电极。在专利CN108852366A中，所制备的传感器由葡糖糖氧化酶电极、乳酸氧化酶电极以及参比电极构成。另外还需配用放大器、换流器等设备。这两种传感器均存在结构复杂，制备过程繁琐以及成本昂贵等问题。另一方面，在CN109916980A中，设计了一种环形结构的检测体液分析物的传感器。然而，它要求电源的电压在1～10V，所需的工作电压过大。在设计实现可穿戴式传感器的过程中，有机电化学晶体管(OECT)作为主要器件因此具有很大的潜力。这是因为晶体管结构是敏感元件和放大器的组合，因此OECT可直接放大电化学信号。此外，OECT不需要三电极设置，这使这些设备及其读出电子设备比通常用作电化学传感器的恒电位仪更简单。由于OECT结构不需要标准电化学传感器所需的金属参比电极和对电极，因此OECT结构可以轻松地嵌入到柔性织物和3D结构化基材中。最后，电化学过程在低于1V的电势下发生，因此可提供非常低的电源和便携式设备。此外，OECT可被成功应用于生化检测，如乳酸、葡萄糖、多巴胺、DNA、离子、细菌和抗原。信号的无创且无标记的高放大倍率使OECT吸引了对生物事件的感测和监视。

因此，需要构筑一种有望实现可穿戴技术的全聚(3，4二氧乙撑噻吩)：聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)薄膜有机电化学晶体管生物传感器。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供有机栅极电化学晶体管生物传感器的构筑。提供一种简单、实用、高效、灵敏、廉价的检测生物小分子的传感器，以实现可穿戴传感器提供一种可行的路径。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的第一方面，提供一种PEDOT/PSS薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将PEDOT/PSS水溶液加入分散液中超声处理得到分散液；

(2)将步骤(1)得到的分散液真空过滤到多孔PVDF膜上形成薄膜，再将薄膜转移至玻璃基片上，干燥处理得到干燥薄膜；此处的薄膜是指PEDOT/PSS形成的薄膜，不含多孔PVDF膜。干燥薄膜是指干燥后的PEDOT/PSS形成的薄膜，不含玻璃基片。

(3)将步骤(2)得到的干燥薄膜进行退火得到PEDOT/PSS薄膜。

优选的，所述分散液选自MeOH、EtOH、EG或DMSO。