[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

说明书

本发明公开了一种多通道场效应晶体管纳米生物传感器及其制备方法、应用，属于分析检测领域。本发明中该多通道场效应晶体管纳米生物传感器通过建立膀胱癌标志物浓度与铟镓锌氧化物(IGZO)场效应晶体管传感器件电信号之间的对应关系，实现尿液样本中多个膀胱癌标志物的同时快速检测。该场效应晶体管纳米生物传感器可以实现尿液样本中多个癌症标志物的同时快速检测，很好地弥补了目前膀胱癌诊断领域存在的不足。该传感器具有检测通量高、灵敏度高、选择性好、检测速度快、重现性好等优点，在肿瘤标志物检测领域具有广阔的临床应用前景。

技术领域

本发明涉及分析检测领域，具体涉及一种多通道场效应晶体管纳米生物传感器及其制备方法、应用。

技术背景

膀胱癌是最常见的泌尿系统恶性肿瘤之一，具有侵袭性强、复发率高等特点。新发膀胱癌患者中约75％为非肌层浸润性膀胱癌，25％进展到肌层浸润性阶段。早期诊断对于防止患者发展为肌层浸润性膀胱癌、提高患者的生存率具有重要意义。非肌层浸润性膀胱癌虽不会危及生命，但局部治疗后五年复发率高达50％～70％。为了防止病情恶化，患者需随时定期定时复查，坚持长期随访。目前，临床上应用于膀胱癌检测的手段主要有金标准膀胱镜检查，组织活检，以及尿脱落细胞学。金标准膀胱镜检查和组织活检侵入性较高，会给患者带来极大的疼痛，还可能导致尿路损伤和感染等，患者依从性较差。尿脱落细胞学属于无创检测手段，但灵敏度低，无法发现早期癌变。因此，亟需开发一种无创且灵敏的检测技术应用于膀胱癌的早期筛查和预后监测。

膀胱作为储尿器官，膀胱癌的发生和发展会对尿液成分产生直接影响。因此，发展基于尿液的液体活检技术可以为膀胱癌早期诊断和术后监测提供便利条件，尿液监测还具有无创、能反复取样的优势。尿液中含有多种膀胱癌标志物，如NMP22、miRNA、膀胱肿瘤抗原、纤维蛋白原降解产物和膀胱癌细胞。考虑到个体之间的差异和实体肿瘤的异质性，仅采用单一标志物作为检测标准难以反应出肿瘤的复杂性，容易出现假阳性或假阴性结果。不同阶段肿瘤表达的标志物种类和含量不同，对不同的肿瘤标志物进行联合检测可以提高诊断准确性，实现对肿瘤的分期和分级，便于在肿瘤不同发展阶段采用不同的治疗手段，达到最佳的治疗效果。

场效应晶体管传感器兼具信号转换和信号放大功能，通过目标分子与半导体沟道材料结合引起的电流信号变化实现对目标物质的定量检测，具有灵敏度高、选择性好，易于集成等优点。场效应晶体管传感器已经被广泛用于蛋白质、核酸和细菌检测领域。利用场效应晶体管传感器易于集成的优点，开发场效应晶体管阵列，构建多通道传感器，有望实现尿液中多种膀胱癌标志物的同时检测，提高检测准确率，在癌症诊断和术后监测等领域具有巨大的临床应用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多通道场效应晶体管纳米生物传感器及其制备方法、应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供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铟镓锌氧化物(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(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。

作为优选方案，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；