[发明专利]生物传感器、生物传感器的制作方法及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物传感器的技术领域及其制备方法，特别涉及一种基于场效应晶体管结构的柔性全打印纳米碳材料生物传感器及其制作方法和检测方法。 

背景技术

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，它是结合了半导体和金属属性的碳质新材料，具有热、力、电等优异的性能。石墨烯是零带隙半导体，具备独特的载流子特性和优异的电学性能。碳纳米管是一种独特的碳纳米结构，可以看作是石墨中的一层或多层碳原子卷曲成的中空的管状。碳纳米管具有许多独特的性能，如良好的机械性能、较高的热稳定性、优良的导电性和导热性等。这些纳米碳材料均具有的可修改化学功能的特色赋予其优异的性能，其对具有多苯环的分子有很强的吸附能力，通过修饰吸附上的分子可获得简易检测特定物质的目的，极其适合制备新一代生物传感器，具有稳定性好、灵敏度高、功耗低和响应时间短等优点，因此如何实现纳米碳材料的潜在应用，以及提高纳米碳材料在实际应用中的性能是目前研究者们关注的焦点。 

印刷电子技术是最近几年蓬勃发展起来的一种新兴技术。由于印刷电子技术具有薄、轻、大尺寸以及成本更低等特点，印刷电子已成为当今多学科交叉、综合的前沿研究热点。柔性印刷器件能够弯曲或卷成任意形状，柔韧性好，既轻又薄，不易破损，耐冲击耐用，其低廉的成本能够实现大规模生产。 

目前印刷电子技术与纳米碳材料的结合已经进行了了很多的探索, 在高灵敏度传感器领域有着广泛的应用潜力。但是在生物传感器领域的尝试仍处于起步阶段，信号噪音大，检测限高，处理工艺复杂，难以进行大批量生产。因此，这就需要研究出信噪比低、检测限低并可以大规模制备柔性印刷生物传感器的技术。 

发明内容

本发明的目的提供一种生物传感器、生物传感器的制作方法及其检测方法，本发明技术扩展了印刷电子技术在柔性衬底上的应用，同时发挥了纳米碳材料的优异性能。检测时运行稳定，噪音小，检测限低，且通过以不同的特异性受体修饰纳米碳材料，还使得本发明柔性全打印生物传感器可以分别对不同的物质进行检测，如重金属离子、蛋白质等。 

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物传感器，包括： 

柔性衬底；

形成于所述柔性衬底上的源极和漏极；

形成于所述柔性衬底上的功能化纳米碳材料层，所述的功能化纳米碳材料层电性连接于所述的源极和漏极之间；

栅极。

优选的，在上述的生物传感器中，所述的功能化纳米碳材料层的表面修饰有特异性受体，所述的特异性受体选自抗体、酶、蛋白质、肽、氨基酸、核酸适体、脂、辅因子或碳水化合物。 

优选的，在上述的生物传感器中，所述的栅极为Ag/AgCl参比电极。 

相应地，本发明还公开了一种生物传感器的制作方法，包括： 

s1、在柔性衬底上通过喷墨打印法或溶胶打印法制作源极和漏极；

s2、通过喷墨打印法或溶胶打印法在源极和漏极之间制作功能化纳米碳材料层；

s3、活化功能化纳米碳材料层上吸附的功能化羧基，并采用特异性受体对功能化纳米碳材料层进行修饰，采用封闭试剂保护未反应的活化羧基。

优选的，在上述的生物传感器的制作方法中，所述的柔性衬底选自聚对笨二甲酸乙二酯（PET）、聚对笨二甲酸丁二酯(PBT)、聚酰亚胺(PI)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)；所述的功能化纳米碳材料层的材质选自构成交叠网络的功能化石墨烯、功能化单壁碳纳米管或功能化多壁碳纳米管结构；所述的封闭试剂选自乙醇胺、牛血清白蛋白（BSA）、脱脂奶粉或干酪素。 

优选的，在上述的生物传感器的制作方法中，所述的步骤s2中，还包括制备功能化纳米碳材料溶液，所述的功能化纳米碳材料溶液的制备方法如下：称取1-芘丁酸溶解于浓度为0.01-0.5mg/mL的纳米碳材料溶液中，溶剂为DMF，于室温搅拌反应过夜，溶液分离后取下层沉淀，加入DMF中溶解分散即为功能化纳米碳材料溶液。 

优选的，在上述的生物传感器的制作方法中，所述1-芘丁酸与纳米碳材料的质量比为（10-150）：1。 

优选的，在上述的生物传感器的制作方法中，所述源漏极电极间距为50um-700um。