[发明专利]多通道场效应晶体管纳米生物传感器及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种多通道场效应晶体管纳米生物传感器的制备方法，其特征在于：通过紫外光刻和金属沉积法制备金电极，利用磁控溅射法生长IGZO沟道材料，借助化学修饰法修饰识别分子，最终将聚二甲基硅氧烷即PDMS腔室与器件进行组装，实现高灵敏度、高选择性、高通量多通道IGZO场效应晶体管传感器的构建，包括如下步骤：

S1：制备金电极：

S2：制备IGZO沟道材料：

S3：修饰识别分子：

S4：组装晶体管和储液槽。

2.根据权利要求1所述的多通道场效应晶体管纳米生物传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中制备金电极，具体如下：

S1.1：采用CAD软件设计由5个源极，1个漏极，1个栅极组成的电极图形，并加工成相应掩膜版用于后续光刻操作；

S1.2：选取具有300nm氧化硅层的p型硅片作为衬底，在其表面均匀旋涂一层正性光刻胶AZ521，随后将旋涂好光刻胶的硅片置于加热板上，115℃加热4min，使光刻胶凝固；然后借助紫外光刻机曝光掩膜版上的图形，将电极图形转移至旋涂好的光刻胶上，利用ZX-238显影液显影，暴露出电极位置；

S1.3：采用热蒸发镀膜仪在步骤S1.2中硅片表面先后均匀沉积15nm的Cr层和50nm的Au层，其中Cr层用于增加Au的附着力；将沉积金属后的硅片浸泡在丙酮溶液中剥离光刻胶，随后分别用异丙醇和去离子水冲洗，氮气吹干，暴露出金电极，完成金电极的制备。

3.根据权利要求2所述的多通道场效应晶体管纳米生物传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中制备IGZO沟道材料，具体如下：

S2.1：采用磁控溅射法制备IGZO沟道材料；当磁控溅射镀膜仪腔体内的真空度达到要求后，通入氩气，调节射频电源功率为50W，腔体总压强为0.65Pa，衬底温度为150℃；预溅射10min，去除陶瓷靶表面的氧化层或其它污染物，以质量比计，所述陶瓷靶中In₂O₃:Ga₂O₃:ZnO＝1:1:1；随后打开挡板，正式溅射25min，完成IGZO沟道材料的制备；

S2.2：为防止场效应晶体管漏电，将步骤S2.1制备的IGZO晶体管器件表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯即PMMA钝化金电极。

4.根据权利要求3所述的多通道场效应晶体管纳米生物传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中修饰识别分子，具体步骤如下：

S3.1：为使器件后续完成抗体修饰，将步骤S2.2制备的IGZO材料表面进行硅烷化处理；

S3.2：将硅烷化后的晶体管继续置于5％的戊二醛磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.4)，设置转速为180rpm，温度25℃，在恒温摇床中孵育2小时；最后用去离子水冲洗干净剩余的戊二醛，氮气吹干；

S3.3：在步骤S3.2中晶体管器件的不同沟道区域分别滴加30mL浓度为20mg mL^–1的不同膀胱癌标志物抗体，包括核基质蛋白22即NMP22，CA9重组蛋白即CA9，细胞角蛋白8即CK8，细胞角蛋白18即CK18，重组人CD47蛋白即CD47，然后置于4℃冰箱孵育12小时，通过交联剂戊二醛的醛基与蛋白质氨基间的反应完成抗体修饰；最后采用磷酸盐缓冲溶液pH＝7.4，冲洗干净未结合的抗体分子，氮气吹干；

S3.4：为减小非特异性吸附，采用0.01g mL^–1的牛血清白蛋白即BSA溶液封闭步骤S3.2中IGZO沟道区域未修饰抗体分子的活性位点，该过程在4℃冰箱下孵育1小时。

5.根据权利要求4所述的多通道场效应晶体管纳米生物传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中组装晶体管和储液槽，具体如下：

S4.1：首先制备储液槽；称取质量比为10:1的Sylgard 184硅氧烷预聚物和固化剂，将两者充分混合均匀，通过抽真空完全去除混合物中的气泡；然后将该混合物置于60℃加热板上加热2h，加快预聚物和固化剂的键合速度，形成PDMS；最后将制备好的PDMS用打孔器打出所需的储液槽；

S4.2：采用氧等离子体处理储液槽3min，使其表面带含氧官能团；将氧等离子体处理后的储液槽与晶体管紧密接触，最终完成IGZO场效应晶体管传感器的制备。