[发明专利]一种调节FET生物传感器灵敏度的方法

说明书

本发明涉及生物传感器技术领域，具体涉及一种调节FET生物传感器灵敏度的方法。其具体是通过对德拜长度进行调节，使其与核酸适配体高度相匹配来实现。发明人进一步通过介电常数公式和德拜长度公式推导出，改变钝化层厚度和/或检测时的溶液离子强度可以实现对德拜长度的调节，并最终通过一系列的具体实验案例及核酸适配体在德拜长度附近构象变化带来的有效电荷量对核酸适配体‑FET生物传感器灵敏度的影响的理论计算验证了上述结论。本发明所提供的调节方法操作简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，具体涉及一种调节FET生物传感器灵敏度的方法。

背景技术

基于场效应晶体管(FET)的生物传感器在过去几年中因其在药物发现、疾病诊断和环境监测方面的巨大作用而引起了极大的关注。FET生物传感器具有体积小、超低浓度灵敏度高、机械强度大、溶液稳定性好等优点，在POCT系统中起着至关重要的作用。对FET的沟道用具有靶标识别作用的探针功能化，探针与靶标的结合过程改变沟道表面电位，控制沟道中的载流子数量来打开沟道，这种与跨导相关的变化可显著放大目标检测的信号，FET具有类似普通电子放大电路的作用，因此，沟道表面以及周围介质中的电荷对场效应晶体管的功能至关重要。

然而，FET器件在溶液中进行检测时，只有靠近器件表面的电荷变化才能被检测到，即依赖于Debye长度(溶液中电荷载流子的屏蔽长度)的有效传感距离。在场效应晶体管中，德拜长度是指沟道表面之上的距离，超过这个距离，局域电场变化的影响就改变半导体沟道表面电位和门控载流子的能力而言迅速减小。德拜长度在高盐高离子强度的生理环境中极大地限制了FET生物传感器的应用，严重降低了FET生物传感器的性能。针对这种德拜屏蔽机制，现有的策略包括合成具有皱缩形态的特殊通道材料降低靶标结合后运动至材料表面的距离、设计受体大小使其识别过程在德拜长度以内，控制靶标结合模式以及调节器件测量方式抑制双电层形成等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的调节FET生物传感器灵敏度的方法，该调节方法操作简单，易于实现。

本发明通过以下技术方案来实现上述技术目的：

本发明提供一种调节FET生物传感器灵敏度的方法，所述方法通过对德拜长度进行调节，使其与核酸适配体高度相匹配来实现。

具体地，所述德拜长度通过改变钝化层厚度和/或溶液离子强度来实现。

作为本发明的一种实施方式，所述钝化层厚度的调节包括以下步骤：

根据已有资料记载及钝化层的介电常数公式计算待制备的生物传感器钝化层厚度的范围值；

制备不同钝化层厚度的FET传感器并进行灵敏度的验证，确定出最优钝化层厚度。

作为本发明的一种实施方式，所述钝化层厚度通过控制旋涂的参数来实现。

具体地，旋涂的参数包括旋涂转速和次数。

作为本发明的一种实施方式，所述溶液离子强度的调节包括以下步骤:

根据已有资料记载及德拜长度公式计算待制备的生物传感器测试溶液缓冲体系离子强度的范围值；

制备不同离子强度的缓冲体系。

作为本发明的一种实施方式，当所述生物传感器的靶标多巴胺、血清素、葡萄糖时，德拜长度在2.19nm时检测的响应度取得最大值。

作为本发明的一种实施方式，当所述生物传感器的靶标为多巴胺、血清素、葡萄糖时，钝化层厚度在5.0um时检测的响应度取得最大值。