[发明专利]基于有机薄膜场效应晶体管的光电生物化学传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于有机薄膜场效应晶体管的光电生物化学传感器，其特征在于，包括基底、源电极、漏电极和有机半导体薄膜；所述有机半导体薄膜覆盖在所述基底上，在有机半导体薄膜和基底之间设置有所述源电极和漏电极，所述源电极和漏电极平行设置，所述有机半导体薄膜为含长烷基链给受体型有机聚合物光电活性材料，所述有机半导体薄膜的吸收带处在可见光区和/或红外光区；所述有机半导体薄膜既作为有机半导体层，又作为光电活性层；

所述含长烷基链给受体型有机聚合物光电活性材料为有机共聚物PDBT-co-TT；

所述有机半导体薄膜的厚度为40-50nm。

2.如权利要求1所述光电生物化学传感器，其特征在于，所述基底为玻璃、聚合物柔性材料或硅片。

3.如权利要求1所述光电生物化学传感器，其特征在于，所述源电极和漏电极为金属材料，厚度为30～300 nm。

4.一种制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的光电生物化学传感器；所述制备方法包括以下步骤：

1）在氧气环境下，用等离子体对所述基底处理5～25 min，再在所述基底上滴加硅烷偶联剂，于100～120℃保持2～5 h；

2）在步骤1）所得基底上粘贴掩膜版，再蒸镀金属，取下掩膜版，形成所述源电极和漏电极；

3）在所述基底上旋涂含长烷基链给受体型（D-A）有机聚合物光电活性材料，退火，形成有机半导体薄膜。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述硅烷偶联剂为十八烷基三氯硅烷；

在步骤1）中，每1cm²的基底滴加0.5－1μl的硅烷偶联剂；

在步骤1）中，通过20～30 sccm的氧气气流实现所述氧气环境，所述等离子体的rf功率为60～100 W；

在步骤2）中，所述掩膜版的W/L为5～10；

在步骤2）中，所述源电极和漏电极的厚度为30～300 nm；

在步骤3）中，所述旋涂的速度为1000～1500 rpm，所述旋涂的时间为40～60 s；

在步骤3）中，所述退火的温度为100～170℃，退火的时间为5～10 min。

6.一种检测疾病标志物的方法，其特征在于，应用权利要求1所述的光电生物化学传感器。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括：

步骤①，在所述光电生物化学传感器上滴加5～20 μL的探针溶液，于室温孵育1～2 h，用磷酸缓冲盐溶液冲洗所述光电生物化学传感器的表面，干燥后，黑暗条件下测试该光电生物化学传感器的I-t曲线并得到该I-t曲线的电流值,所述疾病标志物能够与探针特异性识别，所述疾病标志物为抗原、基质或核酸；

步骤②，向光电生物化学传感器的表面滴加5～20 μL待测溶液，于室温孵育1～2 h，干燥，测试黑暗条件下的I-t曲线并得到该I-t曲线的电流值,测试光照条件下的I-t曲线并得到该I-t曲线的电流值；

步骤③，向光电生物化学传感器的表面滴加5～20 μL纯溶剂，于室温孵育1～2 h，干燥，测试黑暗条件下的I-t曲线并得到该I-t曲线的电流值, 测试光照条件下的I-t曲线并得到该I-t曲线的电流值；

步骤④，按照公式（1）、公式（2）、公式（3）和公式（4）计算所述光电生物化学传感器的传感信号△I/I、△I/I'、△I/I''和△I/I'''并将其定义为响应度，分别得到待测溶液的黑暗沟道电流变化值△I/I、待测溶液的光照沟道电流变化值△I/I'、纯溶剂的黑暗沟道电流变化值△I/I''和纯溶剂的光照沟道电流变化值△I/I'''，其中：

△I/I =（- ）/ 公式（1），

△I/I' =（- ）/ 公式（2），

△I/I'' =（- ）/ 公式（3），

△I/I''' =（- ）/ 公式（4）；

待满足以下条件时，待测溶液中含有的所述疾病标志物被检测到：（△I/I'）/（△I/I'''）≥3 或 （△I/I）/（△I/I''）≥3。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤①中，所述探针溶液为探针和溶剂的混合物，所述探针为抗体、酶或核酸，所述探针溶液中的溶剂为pH 7～8的PBS，所述探针溶液中探针的浓度为50～150 μg·mL^-1；

在所述步骤①中，所述磷酸缓冲盐溶液为0.01×PBS；

在所述步骤②中，所述光照条件所采用光的波长处于可见光区和/或红外光区；

在步骤③中，所述纯溶剂为1×PBS。