[发明专利]场效应晶体管型生物传感器件及生物分子检测方法

说明书

本公开提供了场效应晶体管型生物传感器件，包括：生物传感单元，包括沟道区域，修饰有固定的探针分子，固定的探针分子能够与待检测的溶液中的目标分子进行杂交；加热单元，设置在生物传感单元附近，进行加热以改变生物传感单元处的温度；及温度检测单元，用于检测生物传感单元处的温度，加热单元根据温度检测单元所检测的温度值来控制传感单元处的温度，生物传感器件通过被控制的温度来控制固定的探针分子与目标分子的杂交与解杂交，实现生物传感器件多次使用，并且基于探针分子与目标分子杂交后生物传感单元所产生的电学信号来实现对目标分子的快速高灵敏度检测。还提供了生物传感器件制备方法、生物分子检测方法、及生物分子检测系统。

技术领域

本公开涉及一种场效应晶体管型生物传感器件、场效应晶体管型生物传感器件的制备方法、生物分子检测方法、以及生物分子检测系统。

背景技术

生物传感器通过生物敏感材料作为识别元件，来识别被测目标，从而引起某种物理变化或化学变化。生物传感器可以被广泛地应用于传染病快速检测、疾病基因诊断等多个领域。

生物传感器的检测技术通过包括荧光PCR技术、电化学技术等。但是通常的检测技术中设备昂贵庞大，过程复杂并且需要标记，无法实现原位无需标记的快速便携现场检测。电学型生物传感器信号易采集处理，可以利用微纳加工手段实现小型化集成化。

对于现有的电学型生物传感器而言，其检测依赖于分子杂交手段，解杂交过程通常通过更换强碱溶液实现，过程复杂，生物兼容性低，难以实现重复利用。而且现有的生物传感器灵敏度较低且检测时间过程长，在检测目标为双链分子时，需要在生物传感器外部进行解链处理才能进行检测。

在未来的检测设备中，超灵敏易集成检测快的生物传感器是便携式医疗检测设备的重要趋势。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种场效应晶体管型生物传感器件、场效应晶体管型生物传感器件的制备方法、生物分子检测方法、以及生物分子检测系统。根据本公开的技术方案，可以在无需扩增或标记的情况下，完成目标分子的检测。

根据本公开的一个方面，一种场效应晶体管型生物传感器件，包括：

生物传感单元，所述生物传感单元包括沟道区域，所述沟道区域修饰有固定探针分子，所述固定探针分子在检测始终都固定在沟道区域表面，能够与待检测的溶液中的目标分子直接进行选择性杂交；

加热单元，所述加热单元设置在所述生物传感单元附近，用于进行加热以改变所述生物传感单元处的温度；以及

温度检测单元，所述温度检测单元用于检测所述生物传感单元处的温度，

所述加热单元根据所述温度检测单元所检测的温度值来控制所述传感单元处的温度，所述生物传感器件通过被控制的温度来控制所述固定探针分子与所述目标分子的杂交，并且基于所述固定探针分子与目标分子杂交后所述生物传感单元所产生的电学信号来实现对所述目标分子的检测。

根据本公开一个实施方式的场效应晶体管型生物传感器件，所述加热单元能够将所述生物传感单元处的温度控制为第一温度，所述溶液被加热至第一温度，以加速所述目标分子在所述溶液中的热运动，提高所述固定探针分子与所述目标分子之间的捕获概率。

根据本公开一个实施方式的场效应晶体管型生物传感器件，当所述目标分子为双链分子时，所述加热单元能够将所述生物传感单元处的温度控制为第二温度，所述溶液被加热至第二温度，以使得所述双链分子进行解链来生成单链分子，所述单链分子与所述固定探针分子进行杂交来实现对所述目标分子的检测。

根据本公开一个实施方式的场效应晶体管型生物传感器件，当所述目标分子检测完成后，所述加热单元能够将所述生物传感单元处的温度控制为第三温度，以使得杂交后的固定探针分子与目标分子的解链，从而将所述目标分子去除后，实现所述场效应晶体管型生物传感器件的重复利用。