[发明专利]多传感集成MIGFET生物传感器的制备方法及检测装置

说明书

本发明公开了一种多传感集成MIGFET生物传感器的制备方法及检测装置，属于生物传感器领域技术领域，本发明的目的是提供一种基于微流控的多传感集成的石墨烯场效应晶体管生物传感器，将石墨烯场效应管生物传感、荧光生物传感集成并结合磁性纳米颗粒MPs构建了一种基于微流控的多传感集成的生物芯片实现对相同目标分子的光电磁多检传感器检测，从而提高生物传感器检测准确性和可靠性。本发明将场效应管与微流控结合，生物传感器不需要依赖大型仪器分析，易于集成化、自动化，同时本发明采用光电磁多检测模式对同一目标物进行检测，提高检测的准确性和可靠性。

技术领域

本发明属于生物传感器领域技术领域，尤其涉及一种多传感集成MIGFET生物传感器的制备方法及检测装置。

背景技术

为了检测生物学或仿生学信号，生物传感器应运而生。生物传感器旨在定性或定量的分析待测目标物(包括核酸、蛋白质、细胞等)，其检测原理是待测目标物与生物敏感材料结合后，当通过特定的理化换能器时，能够改变一种乃至多种物理化学性质，这种性质的改变可以作为可测信号检测。生物传感器相较于传统检测手段在灵敏性、经济性、特异性、响应时间等方面有较大提升，已成为当今世界炙手可热的科技发展方向。而对DNA的定量检测及其结合动力学的研究，在临床诊断、微量分析、药物研发、食品筛选、工业生产以及环境检测等方面都有重要的应用价值。因此，对DNA生物传感器的研究吸引了越来越多的专家学者。

近年来，研究开发出基于不同工作特性的DNA生物传感器已成为国内外学者拓宽科学边界的重要课题，并且经过不懈努力取得了丰硕的成果，尤其是灵敏度高、检测范围广、选择性好、反应速度快的生物传感器更加受到研究学者们的青睐。在众多生物传感器中，光学型和电子型生物传感器表现尤为突出。

光学型生物传感器的工作原理是通过检测光学信号的变化量实现对待测生物分子的定量分析，其广泛应用在疾病诊断、法医鉴定、污染环境监测、生命科学研究等领域。在光学方法中，无标记表面等离子体共振(Surface plasmon resonance，SPR)是一种常用于DNA杂交动力学过程检测的标准工具。但SPR传感器的光响应与待测物分子量有关，难以探测到小分子之间结合产生的微弱信号变化，如寡肽、寡核苷酸结合。因此，SPR检测方式在定量分析DNA杂交动力学的灵敏度方面具有局限性。除SPR外，基于荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer，FRET)的荧光生物传感器是另一种常用的用于监测DNA杂交动力学过程的光学技术。由于基于FRET的荧光生物传感器具有分析灵敏度高、选择性强以及使用简便等优点，已经成为当前应用最为普遍的一种光学传感技术。FRET是一种非辐射的跃迁过程，它利用远距离偶极子之间的相互作用，把一个激发态的供体能量转移到近侧的基态受体。通常，供体分子与受体分子的间距的变化为纳米级(与r6成正比)，而FRET对这一过程有着内在的敏感性。因此，FRET对生物分析非常具有吸引力，它有潜力实现对DNA的高灵敏检测。基于此原理，已报道一种基于碳点和AuNPs之间的FRET，可用于检测与HIV相关的DNA序列的超灵敏的生物传感器。

电子型生物传感器一般是检测生化反应过程中伴随的电学信号，实现对目标物的定量分析。在电学方法中，一维纳米材料(碳纳米管和纳米线等)已被证明可用于实时检测多种生物活性分子。基于此原理，已报道一个自上而下的硅纳米线场效应晶体管(Field-effect transistor，FET)生物传感器，可以实现对目标DNA高灵敏、无标记检测。

然而，由于基于硅纳米线FET生物传感器的器件制作工艺成本比较高，无法普适于各种应用场景中，并且硅纳米线FET生物传感器中的高探针密度能够降低DNA杂交和动力学的效率。因此，制造一个可靠和经济有效的硅纳米线FET生物传感器仍然面临困难。