[发明专利]一种基于3-巯基丙酸修饰栅极金电极的L-胱氨酸的检测方法及传感器

说明书

本发明公开了一种基于3‑巯基丙酸修饰栅极金电极的L‑胱氨酸的检测方法及传感器，将3‑巯基丙酸(MPA)修饰在栅极延长出来的金电极的金膜层表面上，形成一种简易的MPA自组装延长栅金电极(GGE)，利用延长栅场效应晶体管原位信号的放大作用对L‑胱氨酸实现灵敏检测。所述传感器对L‑胱氨酸具有良好的能斯特响应关系，线性范围为5.00×10supgt;‑8/supgt;—1.00×10supgt;‑4/supgt;mol/L，响应灵敏度为27.20±1.5mV/‑pc(25℃)，检出限为1.32×10supgt;‑8/supgt;mol/L，其制备过程简单便捷，响应时间快，具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于化学/生物传感技术领域，具体涉及一种基于3-巯基丙酸修饰栅极金电极的L-胱氨酸的检测方法及传感器，即一种选择性膜电位型传感器，适用于健康养殖与生命科学方面的在线检测。

背景技术

人体细胞中有着许多含硫物质参与着重要的生命活动，比如L-胱氨酸(L-cystine)、L-半胱氨酸、L-甲硫氨酸等等。L-胱氨酸及其还原产物在生命体系中扮演者重要的角色。L-胱氨酸参与了胰岛素和血浆蛋白的合成，是头发和角蛋白构成的主要成分。L-胱氨酸是由两个半胱氨酸通过S键耦合在一起的结构。

胱氨酸在人体内起着非常重要的作用，由于肾小管重吸收胱氨酸减少，尿液中的胱氨酸含量增加而造成的一种常染色体隐性遗传病，即胱氨酸尿症。胱氨酸尿症患者常常伴有胱氨酸结石，这种结石形状比较特殊一般为六方结晶体。胱氨酸结石通常比较大而且很容易复发，因此胱氨酸尿症患者可能需要接收多次结石清除手术。因胱氨酸结石术后极易复发、体外冲击波碎石术(ESWL)常不能将其粉碎、经皮肾镜取石术后(PCNL)残余结石率较高，故胱氨酸结石的治疗是一个非常棘手的问题。胱氨酸尿症治疗的主要目标是降低尿中胱氨酸浓度，提高胱氨酸在尿中的溶解度，促进排泄。

氨基酸是构成动物和人类生命的重要物质，参与人类重要的生命活动，所以对于氨基酸的检测是十分必要的。对于氨基酸的检测，在很久以前，研究者们就已经构建了很多种方法，比如凯氏定氮法、气相色谱法、毛细管电泳法、高效液相色谱法等。但是这些仪器普遍都存在着操作复杂、仪器笨重等缺点，也不适宜对氨基酸进行在线监测，且不方便在户外使用，以至于近年来探索一种快速、简便的氨基酸检测方法是氨基酸领域研究的重要目标。相对于其他的化学分析或者仪器分析方法，电化学方法以其简单、灵敏、无放射、无污染、成本低等特点受到越来越多的研究者关注。电化学的分析方法不仅可以用于实验室的检测，而且还可以在户外使用。各种电化学技术如差分脉冲伏安法(DPV)，方波伏安法(SWV)、电化学阻抗谱(EIS)和离子选择性电极法(ISEs)，已被广泛用于各个领域。但，电位型电化学检测L-胱氨酸的方法还没有见报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种基于3-巯基丙酸修饰栅极金电极的L-胱氨酸的检测方法及传感器。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述基于3-巯基丙酸修饰栅极金电极的L-胱氨酸的检测方法包括如下步骤：

(1)在场效应晶体管的Si基底层(1)上植入p阱(2)和N型衬底(3)，采用热蒸发和磁控溅射技术在p阱(2)处构建源电极(4)和漏电极(5)，然后在被植入p阱(2)和N型衬底(3)并构建有源电极(4)和漏电极(5)的Si基底层(1)上构建二氧化硅层(6)，再采用热蒸发和磁控溅射技术在多晶硅栅极(7)的基底层上依次镀上铝铜合金层(8)、铬钯合金层(9)和金膜层(10)，最后在多晶硅栅极(7)的基底层和二氧化硅层(6)上构建氮化硅层(11)；将栅极部分延长0.1—500mm的距离，制得具有栅极金电极的延长栅场效应晶体管；

(2)制备3-巯基丙酸的乙醇溶液，并将清洗后的延长栅场效应晶体管的栅极金电极浸泡于其中，于25℃条件下静置，然后洗净浸泡后的栅极金电极，制得3-巯基丙酸膜(12)修饰的3-巯基丙酸膜栅极金电极；