[发明专利]所选物质的电检测

说明书

发明的技术领域

本发明通常涉及所选物质的电检测，具体而言为生物学相关的物质的电检 测。更具体地说，本发明涉及一种包括有机场效应晶体管的生物传感器装置和 该装置的制作方法。

背景技术

快速的同时检测大量的生物物质，例如天然存在的DNA、RNA、蛋白质 和其它天然存在的分子，以及人造的aptamers，合成的修饰蛋白或毒素，是一 个饶有兴趣的问题。生物传感器技术的进步使得许多潜在的医学上的应用成为 可能，例如药物的研发，遗传突变的检测和基因治疗效果的评价或生物毒素的 确定。

举例来说，常规的用于检测蛋白质、激素和各种病原体的放射性免疫检测 技术涉及将抗体结合至固体支持物上以形成微阵列以及将分析物暴露于抗体微 阵列以进行检测。类似的，DNA片段的分析也涉及例如将单链的靶DNA片段 (代表生物体的基因组)固定于固体支持物的单个孔中以形成微阵列。这样的 DNA微阵列，又称DNA芯片，提供了一种高敏感的检测特异性靶DNA片段 的手段。通过将靶DNA片段暴露于未知的荧光标记的cDNA或mRNA探针来 进行微阵列的分析。当cDNA或mRNA探针的核酸序列与靶DNA的核酸序列 互补时，cDNA或mRNA探针即可与该DNA片段杂交。然后再用激光和敏感 的荧光检测装置来检测附于cDNA或mRNA上的荧光标记物。

然而，这种DNA微阵列和其它类型的阵列的广泛应用受到许多因素制约。 举例来说，该微阵列和荧光标记的cDNA和mRNA探针生产或购买的费用很高。 激发荧光的激光，检测装置(例如共聚焦显微镜和荧光检测装置)的高昂花费 也限制了该技术的广泛应用。另外，该装置的剪切容积(shear bulk)也限制了 DNA微阵列进行分析的位置的物理定位。

电生物传感器装置被认为是一种可供选择的检测DNA和RNA的方法。对 应于一种特定的检测液中的靶分子浓度的电读数将使得应用于微阵列技术中所 需的装置的花费和规模都明显降低。以往的生物传感器装置使用的是包括由有 机多聚体制成的半导体膜的电极，该有机多聚体用选定种类的单链核酸序列的 寡核苷酸探针功能化。替代地，可以先将有机多聚体的单体功能化，而后聚合 形成功能化的有机多聚体。在上述每一种情况下，寡聚核苷酸探针作为侧链结 合至有机多聚体上。半导体膜即是用这些功能化的有机多聚体制成的。当暴露 于含有适当的互补靶核酸序列的溶液中时，探针和靶核酸序列发生杂交，这导 致了半导体膜中功能化的有机多聚体发生可检测到的传导性的改变。

本发明的一个目的是提供一种用于检测多种待测生物物质的敏感的电装 置，另一目的是提供制作该装置的方法。

发明概述

本发明认识到该电装置的实际应用部分受到敏感性差的制约，敏感性差的 原因是由于有机多聚体侧链的功能化降低了多聚体的传导性所致。而且，待测 生物分子与在有机多聚体上附着的探针分子的结合，不足以产生传导性的足够 变化，因此，无法检测到少量的待测生物分子。

为了解决这些缺陷，本发明的一个实施方案提供了一种有机场效应晶体管 来检测生物靶分子，该晶体管包括含有机分子的半导体膜。另外，探针分子与 半导体膜的外表面偶联，膜的内部基本上不存在探针分子。

在另一个实施方案中，本发明还提供了一种用于检测生物靶分子的有机场 效应晶体管的制作方法。该方法包括形成晶体管通道，包括在流入电极(source) 和流出电极(drain)之间形成含有机分子的半导体膜，该通道的形成还包括将 探针分子与半导体膜的外表面进行偶联，膜的内部基本上不存在探针分子。

本发明的另一个实施方案提供了一种用于检测生物靶分子的生物传感器系 统。该系统包括生物传感器装置、样品和检测系统。生物传感器装置包括一个 或多个有机场效应晶体管，每一个晶体管都包括晶体管通道。该通道又包括含 有机分子的半导体膜，以及偶联至半导体膜外表面的探针分子，这样就使得半 导体膜内部基本上不存在探针分子。样品含有可以结合一个或多个探针分子的 靶分子，检测系统能使得生物传感器装置与样品接触。

附图简述

本发明在阅读附图的情况下通过下述详细的描述可以得到很好的理解，许 多特征未按照比例绘制，而为了便于清楚讨论故意进行了增大或减小，可结合 下述描述和附图以便于理解。

附图1显示了本发明有机场效应晶体管的详细的截面图。

附图2A至2F显示了本发明有机场效应晶体管在不同制作阶段的截面图。