[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

说明书

本发明公开了一种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，光电生物化学传感器包括：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。本发明可进一步提高对疾病标志物的响应度和灵敏度，便于疾病的早期诊断和治疗。

技术领域

本发明属于生物传感技术领域，具体来说涉及一种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。

背景技术

近年来，基于有机薄膜场效应晶体管的生物化学传感器作为新兴的检测技术在疾病诊断方面表现出很好的应用前景，因其具有结构简单、柔性高、生物相容性好、免标记等优点，可满足快速简便、价廉、无标识的检测需求。疾病的及早发现和尽早治疗可显著提高治疗的针对性和患者的存活率，目前在临床诊断中，检测疾病标志物被公认为是一种有效诊断疾病的方法。为了实现对疾病的早发现、早干预和早治疗，这就要求诊断疾病的技术对疾病标志物的响应度和灵敏度越高越好。目前在提升响应度和灵敏度方面，一般采取一些较为复杂的策略包括合成含有功能化基团的新有机半导体材料，器件结构优化以及化学修饰等，然而这些策略操作繁琐，大大增加了财力物力的消耗。因此，现有的基于有机薄膜场效应晶体管的生物化学传感器检测技术还有待于改进和发展进而在获得高响应度和灵敏度的同时实现低成本，易操作和快速测定。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的在于提供一种基于有机薄膜场效应晶体管的光电生物化学传感器，该光电生物化学传感器在所构筑的基于有机薄膜场效应晶体管的生物化学传感器上方额外施加光源，有机薄膜层既作为有机半导体层，又作为光电活性层，对光具有良好的响应，利用光电信号转化，进一步扩大传感信号，从而较黑暗环境下获得更高响应度和灵敏度，同时为疾病标志物的检测提供了一种更加便捷有效的手段。

本发明的另一目的是提供上述光电生物化学传感器的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种基于有机薄膜场效应晶体管的光电生物化学传感器，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(D-A)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。

在上述技术方案中，所述基底为玻璃、聚合物柔性材料或硅片。

在上述技术方案中，所述源电极和漏电极为金属材料，厚度为30～300nm。

在上述技术方案中，所述含长烷基链D-A型有机聚合物光电活性材料为有机共聚物PDBT-co-TT。

在上述技术方案中，所述有机半导体薄膜的厚度为40-50nm。

上述光电生物化学传感器的制备方法，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5～25min，再在所述基底上滴加硅烷偶联剂，于100～120℃保持2～5h；

在所述步骤1)中，所述硅烷偶联剂为十八烷基三氯硅烷(OTS)。

在所述步骤1)中，每1cm²的基底滴加0.5－1μl的硅烷偶联剂。

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

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；

在所述步骤2)中，所述掩膜版的W/L(宽长比)为5～10。