[发明专利]场效应晶体管手性传感器

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术、生物技术以及分析化学研究领域，尤其涉及一种基于硅纳米线的场效应晶体管手性传感器以及其制备方法。

背景技术

手性化合物在化学合成，催化，药物，生物医学等领域有着非常重要应用，手性识别因此也成为科学领域一个非常重要的问题。两个对映异构体具有完全不一样的物理化学性质，药学性质。现在光学对应异构体的分离和检测主要是采用色谱这样的离线分析技术。发展一种简单，经济快捷的手性检测技术是具有重要意义。

最近几年手性传感器研究已经取得了一定的发展，其中手性选择剂大部分借鉴色谱手性固定相(Angew.Chem.Int.Edit.2004，43，2395)。蛋白由于具有复杂而且可转变的构象，在色谱上能够很好地分离手性异构体，国内已有专利。牛血清白蛋白(BSA)，人血清白蛋白(HSA)等蛋白通常用来分离手性药物，氨基酸等具有很好的分离效果。然而到目前为止这些蛋白还很少在手性传感器上面进行手性识别。

目前手性传感器主要有三类：手性电化学传感器，手性质量化学传感器和手性光学传感器。手性电化学传感器的主要结构特点就是将手性识别基团如环糊精，冠醚等负载在电极表面来进行检测。另外一种质量化学传感器，主要是采用的石英晶体微天平(QCM)，在QCM表面修饰手性识别基团用来检测，对映体所引起的频率下降会有不一样来进行检测。光学传感器有多种的传感器，Hofstetter等人利用键连氨基酸抗体的微悬臂梁对氨基酸异构体进行识别(Nature Biotech，1999，17：371)，通过激光束反射悬臂偏转情况来分析d/l氨基酸。

Andreas Hierlemann(Angew.Chem.Int.Ed.2008，47，913-916)设计出了新型电容型的传感器，使用介电层作为敏感层来进行测量。能够对手性对映异构体测出对称相反的信号出来。另外Francesco Naso(Nature material 2008，7；412-417)等使用有机薄膜晶体管来进行手性解析，使用衍生化的聚噻吩作为栅极材料，同样能够对手性对映体能够得到有差异的响应。

但是，上述手性传感器存在操作复杂、灵敏度低且成本较高的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种操作简单、灵敏度高、成本低廉的手性物质识别传感器。

本发明利用的是硅纳米线上修饰的蛋白质的手性识别能力来传感识别氨基酸的对映异构体，由于蛋白质和对映异构体的结合位点有差异，因而引起氨基酸与蛋白质结合后，可能发生硅纳米线表面电荷密度的改变，从而导致源、漏两极之间的电导率的改变，从而利用改变的差异而进行识别。

本发明提供一种场效应晶体管手性传感器，包括一个或多个场效应晶体管，该场效应晶体管包括：

基底，用作栅电极；

基底上的栅绝缘层；

栅绝缘层上的硅纳米线；

源电极和漏电极，位于栅绝缘层上，并分别与硅纳米线接触；

手性修饰分子层，修饰在硅纳米线表面。

根据本发明提供的场效应晶体管手性传感器，其中手性修饰分子为可以识别手性物质的蛋白，如血清蛋白、卵磷脂蛋白、酸性糖蛋白、卵粘蛋白、胃蛋白、纤维素水解酶。

根据本发明提供的场效应晶体管手性传感器，其中基底为重掺杂硅片，栅绝缘层为氧化硅或氮化硅。

根据本发明提供的场效应晶体管手性传感器，还包括栅绝缘层上的外电极，外电极分布于场效应晶体管的外围，并电连接到源电极和漏电极。

根据本发明提供的场效应晶体管手性传感器，还包括具有沟槽、进样口和出样口的聚二甲基硅烷，聚二甲基硅烷以沟槽开口向下的方式覆盖到基底上，硅纳米线位于沟槽与基底形成的空间内，进样口和出样口与该空间连通。

本发明还提供一种场效应晶体管手性传感器的制造方法，包括：

在表面具有绝缘层的基底上滴加硅纳米线；

在基底的绝缘层上形成接触于硅纳米线的源电极和漏电极；

在硅纳米线表面修饰上手性修饰分子层。

根据本发明提供的场效应晶体管手性传感器的制造方法，还包括：形成外电极；在基底上覆盖具有沟槽以及进样口和出样口的聚二甲基硅烷，使硅纳米线位于沟槽内。其中采用硅烷偶联剂法来对硅纳米线进行修饰。

本发明提供的场效应晶体管手性传感器不仅能进行有效的识别，而且能够灵敏地检测多种手性的对映异构体，且可以容易地与现有的集成电路工艺相结合。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：