[发明专利]一种基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器及其制备方法和在溶菌酶检测中的应用

说明书

本发明提供了一种基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器及其制备方法和在溶菌酶检测中的应用。本发明提供的基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器包括电子级玻璃和设置于所述电子级玻璃上的栅极、源极和漏极；所述源极和漏极之间设置有石墨烯沟道；所述栅极表面固定有双链DNA，所述双链DNA的自由端修饰有氨基。本发明提供的基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器中双链DNA直接固定在栅极表面，无需在石墨烯上固定DNA；其三电极结构和石墨烯沟道，使其对电压的变化感应非常强，很小的电压变化就会引起相应的电流变化；利用输入栅极的电压来控制石墨烯沟道电流，降低了操作电压；同时应用石墨烯为沟道材料，增大传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，特别涉及一种基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器及其制备方法和在溶菌酶检测中的应用。

背景技术

溶菌酶是人体内的一类重要蛋白，具有抗菌、消炎、抗病毒等作用，在生物个体的生长、繁殖和代谢等过程中都起着不可替代的作用。生物体内溶菌酶含量的改变可以作为许多疾病的前兆，生物体内溶菌酶含量的检测具有深远意义。

常用检测溶菌酶的方法有比色法、琼脂糖火箭电泳法、平板扩散法、紫外分光光度法、高效液相色谱法、原子力显微镜的微悬臂传感法、酶联免疫吸附法(ELISA)等，近年来研究者还结合适体、荧光染料、纳米粒子等设计了一些生物传感方法来检测溶菌酶，已有文献以溴化乙锭为信号物质，溶菌酶适体为分子识别探针，建立了一种无标记检测溶菌酶的荧光新方法。

生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，是由固定化的生物敏感材料作识别元件、适当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。

近年来，高灵敏度和高选择性的石墨烯场效应晶体管生物传感器已被用于溶菌酶的检测。但是现有技术中的石墨烯场效应晶体管生物传感器大多使用的是电化学的方法来检测溶菌酶，在用于溶菌酶检测时，需要将金纳米粒子固定在石墨烯上，然后连接DNA，通过氧化还原反应来测定溶菌酶的浓度，操作困难，并且灵敏度低；为了提高灵敏度，需要提高两电极之间的电流，安全性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器及其制备方法和在溶菌酶检测中的应用。本发明提供的基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器无需金纳米粒子固定DNA，可直接在栅极上固定双链DNA，操作方便，并且在较低的使用电压下具有较高的灵敏度，安全性好。

本发明提供了一种基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器，包括电子级玻璃和设置于所述电子级玻璃上的栅极、源极和漏极；所述源极和漏极之间设置有石墨烯沟道；所述栅极表面固定有双链DNA，所述双链DNA的自由端修饰有氨基。

优选的，所述石墨烯沟道的宽度为0.2～0.3mm，石墨烯沟道的长度为4～8mm。

优选的，所述石墨烯沟道为CVD法制备的单层石墨烯。

优选的，所述栅极、源极和漏极独立地包括铬层和金层，所述铬层位于电子级玻璃和金层之间。

优选的，所述铬层的厚度为5～8nm，所述金层的厚度为60～100nm。

优选的，所述双链DNA经巯基修饰固定于栅极表面。

本发明还提供了上述技术方案所述基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)在电子级玻璃表面制备栅极、源极和漏极，使所述源极和漏极之间存在沟道；

(2)将石墨烯转移到源极和漏极之间的沟道上，得到液栅结构的石墨烯晶体管；

(3)在所述步骤(2)得到的液栅结构的石墨烯晶体管的栅极表面固定自由端修饰有氨基的双链DNA，得到基于液栅结构石墨烯晶体管的溶菌酶传感器。