CN115876994B - Dpp-dtt晶体管生物传感器及制造方法和检测方法 - Google Patents
Dpp-dtt晶体管生物传感器及制造方法和检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115876994B CN115876994B CN202211445713.XA CN202211445713A CN115876994B CN 115876994 B CN115876994 B CN 115876994B CN 202211445713 A CN202211445713 A CN 202211445713A CN 115876994 B CN115876994 B CN 115876994B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dpp
- dtt
- chip
- transistor
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明涉及生物传感器技术领域，具体公开一种DPP‑DTT晶体管生物传感器及制造方法和检测方法，该DPP‑DTT场效应晶体管是通过光刻、蚀刻和金属蒸镀制作的，DPP‑DTT被白细胞介素6(IL‑6)抗体进一步固定化。抗原(IL‑6)在芯片上的孵化，IL‑6被IL‑6抗体捕获到传感器表面。在清洗芯片上的溶液并吹干后，表征传感器的电学性能，通过施加恒定的Vgs和恒定的Vds，得到每种浓度的IL‑6的电流Ids，在与IL‑6孵化前后比较Ids等电性能，并绘制电信号与IL‑6浓度的线性关系，可以有效检测IL‑6浓度。本发明制造的DPP‑DTT场效应晶体管可以成为传感检测蛋白质的有效电转换器，并有可能用于检测其他各种蛋白质生物标志物。
Description
技术领域
本发明涉及生物传感器技术领域，特别是涉及一种DPP-DTT晶体管生物传感器及制造方法和检测方法。
背景技术
基于电子的生物传感设备在基因组学、实用药学和临床诊断等领域发挥了重要作用。这些传感器具有快速、灵敏、选择性强、器件尺寸小等优点。各种电子装置已被研究为生物传感的传感器，如电化学电极、场效应晶体管、表面声波共振器、电容器和石英晶体微天平。
大多数疾病的生物标志物是蛋白质，准确可靠地检测蛋白质生物标志物对疾病诊断起着重要作用。场效应晶体管(FET)具有简单的器件结构和电测量方法。通过使用场效应晶体管作为传感器，获得蛋白质与表面功能化的场效应晶体管沟道的直接结合，并且该设备不需要与标记的蛋白质进一步孵化。因此，场效应晶体管在生物传感领域引起了极大的兴趣。
DPP-DTT(C60H88N2O2S4)n(聚[(并二噻吩)-交替-(2,5-二(2-辛基十二烷基)-3,6-二(噻吩基)-吡咯并吡咯二酮)])是一种高分子半导体材料，具有10cm2/Vs的高迁移率和简单的溶液加工。DPP-DTT可以通过简单的加工程序被制作成场效应晶体管。最近，在晶体管和太阳能电池中探索DPP-DTT的研究非常少。到目前为止，DPP-DTT在传感和生物传感领域还没有被研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DPP-DTT晶体管生物传感器及制造方法和检测方法，以解决现有技术中存在的问题，该DPP-DTT晶体管生物传感器具有优良的半导体性能，可以成为感应蛋白质的有效电转换器，并有可能用于检测其他各种蛋白质生物标志物。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案予以实现：
根据本发明的第一方面，提供一种DPP-DTT晶体管生物传感器的制造方法，所述制造方法包括：
对SiO2基底进行氧气等离子体处理后，用辛基三氯硅烷与甲苯在恒温下孵育；
将二氯苯中的DPP-DTT旋涂在SiO2基底上，并作退火处理，得到DPP-DTT/SiO2芯片；
在所述DPP-DTT/SiO2芯片上旋涂光刻胶，恒温软烘烤后冷却，在所述光刻胶/DPP-DTT/SiO2芯片上进行光刻，
利用显影液对所述光刻胶/DPP-DTT/SiO2芯片进行显影，在光刻胶中显示所述沟道图案；
以光刻胶图案作为保护层，利用等离子体对干燥后DPP-DTT/SiO2芯片进行蚀刻，去除暴露的DPP-DTT，然后丙酮去除光刻胶，露出DPP-DTT沟道；
在所述DPP-DTT/SiO2芯片上加工制造出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片；
将低温储存后的带有IL-6抗体的DPP-DTT芯片取出，在室温下用BSA在TBS缓冲液中孵育后用超纯水清洗，以将DPP-DTT表面封闭，以免其它蛋白质干扰检测。
进一步地，在所述DPP-DTT/SiO2芯片上加工制造出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片，包括：
根据预设的源极和漏极的图案，采用光刻工艺在所述DPP-DTT/SiO2芯片产生源极和漏极图案后，进行金属蒸镀，并在丙酮中剥离，以显示出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片；
进一步地，所述在所述DPP-DTT芯片上固定IL-6抗体，包括：
将所述DPP-DTT芯片进行氧气等离子体处理；
将NHS-EDC在恒温下加热，产生蒸汽沉积在所述DPP-DTT芯片的表面；
用超纯水清洗所述DPP-DTT芯片，并用IL-6抗体覆盖在PBS中后低温储存；
将低温储存后的带有IL-6抗体的DPP-DTT芯片取出，在室温下用BSA在TBS缓冲液中孵育后用超纯水清洗，以将IL-6抗体固定在所述DPP-DTT芯片上。
进一步地，通过如下方法确认IL-6抗体的固定：
在用NHS-EDC功能化DPP-DTT表面后，将生物素结合的IL-6抗体固定在DPP-DTT芯片上，用BSA孵化，并用超纯水清洗后，用阿维菌素-FITC孵化芯片，用超纯水清洗后在荧光显微镜下对FITC进行表征，得到第一表征特征；
在用NHS-EDC功能化DPP-DTT表面后，用BSA孵化，并用超纯水清洗后，用阿维菌素-FITC孵化芯片，用超纯水清洗后在荧光显微镜下对FITC进行表征，得到第二表征特征；
对比第一表征特征和第二表征特征，确认IL-6抗体的固定。
根据本发明的第二方面，提供一种如上所述的制造方法所制造的DPP-DTT晶体管生物传感器。
根据本发明的第三方面，提供一种如上所述的DPP-DTT晶体管生物传感器的检测方法，所述检测方法包括：
在恒定的栅极电压下，将漏极-源极电压从-20V扫到20V，得到电流的输出曲线；
在恒定的漏极-源极电压下，将栅极-源极电压从-20V扫到20V，得到电流的转移曲线；
根据在恒定Vgs和Vds下，检测的电流信号Ids，不同浓度的分析物产生不同的Ids。通过Ids信号大小，确定晶体管电学性能和固定抗体及结合抗原分析物之后电学性能的变化。
进一步地，所述检测样本为IL-6。
进一步地，所述恒定的栅极电压为-20V到20V之间的一个电压。
进一步地，所述恒定的漏极-源极电压为-20V到20V之间的一个电压。
进一步地，所述吹干晶体管沟道表面液体的气体包括氮气。
根据本发明的第四方面，提供一种如上所述的DPP-DTT晶体管生物传感器的检测方法，所述检测方法包括：
将所述DPP-DTT晶体管生物传感器与IL-6在室温下孵化；
孵化后，用超纯水清洗DPP-DTT晶体管生物传感器，并吹干；
在恒定的栅极-源极电压和恒定的漏极-源极电压的条件下测量DPP-DTT晶体管生物传感器，以获得漏源电流信号；
根据所述漏源电流信号确定IL-6浓度。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提出的DPP-DTT场效应晶体管是通过光刻、蚀刻和蒸发制作的，DPP-DTT被IL-6抗体进一步固定化，随着IL-6在缓冲溶液中的孵化，IL-6被IL-6抗体捕获到传感器表面，在清洗芯片上的缓冲溶液后，传感器的电性能得到了表征，通过施加恒定的Vgs和恒定的Vds，并得到每种浓度的IL-6的电流Ids，在与IL-6孵化前后比较Ids等电性能，并绘制信号变化与IL-6浓度的线性关系，可以有效检测IL-6浓度。本发明制造的DPP-DTT场效应晶体管可以显示出优秀的半导体性能，并且可以成为感应蛋白质的有效电转换器，并有可能用于检测其他各种蛋白质生物标志物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的制造方法的流程图。
图2a示出了根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的俯视图。
图2b示出了根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的横断面图。
图3示出了根据本发明实施例的在DPP-DTT芯片上固定IL-6抗体的流程图。
图4示出了根据本发明实施例的确认IL-6抗体的固定的流程图。
图5示出了根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的器件电学性能表征方法流程图。
图6示出了根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的IL-6检测方法的流程图。
图7示出了根据本发明实施例的DPP-DTT场效应晶体管的相机图像。
图8示出了根据本发明实施例的SiO2基底上的DPP-DTT的光学图像。
图9示出了根据本发明实施例的用台阶仪测量SiO2基底上的DPP-DT的表面测量结果图。
图10示出了根据本发明实施例的DPP-DTT薄膜表面的SEM(扫描电子显微镜)图像。
图11示出了根据本发明实施例的带有固定化IL-6抗体和FITC的DPP-DTT薄膜的荧光图像。
图12示出了根据本发明实施例的没有固定IL-6抗体的DPP-DTT薄膜的荧光图像。
图13示出了示出了根据本发明实施例的DPP-DTT场效应晶体管的特性，其中：a表示DPP-DTT场效应晶体管的输出特性曲线，b表示DPP-DTT场效应晶体管的转移特性曲线，c表示经NHS-EDC处理后的DPP-DTT场效应晶体管的输出特性曲线，d表示经NHS-EDC处理后的DPP-DTT场效应晶体管的转移特性曲线。
图14示出了根据本发明实施例的用抗体固定的DPP-DTT场效应晶体管检测IL-6的特性，其中：a表示在DPP-DTT场效应晶体管上固定抗体的示意图，b表示用干为传感检测IL-6的校准曲线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案作清楚、完整的说明。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均受本发明保护。
在本发明的描述中，除非除有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了更清楚地了解本发明的上述对象、特点和优点，将结合附图和具体实施例对本发明进行祥细说明。
名词释义：
IL-6：即白细胞介素-6，是一种典型的促炎症细胞因子和抗炎肌动素，它参与多种生物过程，与疾病状态高度相关。
EDC：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。
NHS：N-羟基琥珀酰亚胺。
BSA：牛血清白蛋白。
TBS缓冲液：三碱式盐水缓冲液。
FITC：异硫氰酸荧光素。
请参阅图1，是根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的制造方法的流程图。本发明实施例提供一种DPP-DTT晶体管生物传感器的制造方法，所述制造方法包括：
步骤S101，对SiO2基底进行等氧气等离子体处理后，用辛基三氯硅烷与甲苯在恒温下孵育。
步骤S102，将二氯苯中的DPP-DT旋涂在SiO2基底上，并作退火处理，得到DPP-DTT/SiO2芯片。
步骤S103，在所述DPP-DTT/SiO2芯片上旋涂光刻胶，并在恒温软烘烤后冷却。在光刻胶/DPP-DTT/SiO2样品上覆盖掩膜板，掩膜版具有晶体管沟道的图案，在光刻机的在紫外线下曝光，在所述DPP-DTT/SiO2芯片上形成光刻胶的通道。
步骤S104，利用显影液对所述在光刻胶/DPP-DTT/SiO2芯片进行显影，在光刻胶中显示所述晶体管沟道的图案。其它部分光刻胶被显影液洗去，暴露出DPP-DTT。
步骤S105，利用等离子体对暴露出的DPP-DTT/SiO2进行蚀刻，去除暴露的DPP-DTT，并用丙酮去除光刻胶，露出DPP-DTT通道。
步骤S106，在所述DPP-DTT/SiO2芯片上加工制造出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片。
具体的，根据预设的源极和漏极的图案，采用光刻工艺在所述DPP-DTT/SiO2芯片产生源极和漏极图案后，进行金属蒸发，并在丙酮中剥离，以显示出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片。
步骤S107，在所述DPP-DTT晶体管芯片上固定IL-6抗体。
通过上述步骤S101-S107所制备得到的DPP-DTT晶体管生物传感器的结构如图2a和图2b所示，该DPP-DTT晶体管生物传感器200包括DPP-DTT/SiO2芯片201以及通过上述对应方法设置在所述DPP-DTT/SiO2芯片201上的DPP-DTT通道202、源极203和漏极204，该DPP-DTT通道202设置在源极203和漏极204之间，在源极203和漏极204的下方依次设置有介电层205和栅极206。
在一些实施例中，利用带有源极和漏极图案的光罩绘制所述预设的源极和漏极的图案。
在一些实施例中，请参阅图3所示，是根据本发明实施例的在DPP-DTT晶体管芯片上固定IL-6抗体的流程图，在所述DPP-DTT晶体管芯片上固定IL-6抗体，包括：
步骤S301，将所述DPP-DTT晶体管芯片进行氧气等离子体处理。
步骤S302，将NHS-EDC在恒温下加热，产生蒸汽沉积在所述DPP-DTT晶体管芯片的表面。
步骤S303，用超纯水清洗所述DPP-DTT晶体管芯片，并用IL-6抗体覆盖在PBS中后低温储存。
步骤S304，将低温储存后的带有IL-6抗体的晶体管DPP-DTT芯片取出，在室温下用BSA在TBS缓冲液中孵育后用超纯水清洗，以将IL-6抗体固定在所述晶体管DPP-DTT芯片上。
在一些实施例中，请参阅图4所示，是根据本发明实施例的确认IL-6抗体的固定的流程图，本实施例通过如下方法确认IL-6抗体的固定：
步骤S401，在用NHS-EDC功能化DPP-DTT表面后，将生物素结合的IL-6抗体固定在DPP-DTT芯片上，用BSA孵化，并用超纯水清洗后，用10％的阿维菌素-FITC孵化芯片，用超纯水清洗后在荧光显微镜下对FITC进行表征，得到第一表征特征；
步骤S402，在用NHS-EDC功能化DPP-DTT表面后，将IL-6抗体固定在DPP-DTT芯片上，用BSA孵化，并用超纯水清洗后，用10％的阿维菌素-FITC孵化芯片，用超纯水清洗后在荧光显微镜下对FITC进行表征，得到第二表征特征；
步骤S403，对比第一表征特征和第二表征特征，确认IL-6抗体的固定。
需要注意，第一表征特征和第二表征特征可以为在荧光显微镜下所观测到的荧光图像。
请参阅图5所示，是根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的器件电学性能表征方法流程图。本发明实施例提供DPP-DTT晶体管生物传感器的器件电学性能表征方法，所述方法包括：
步骤S501，在恒定的栅极电压下，将漏极-源极电压从-20V扫到20V，得到电流的输出特性曲线。
步骤S502，在恒定的漏极-源极电压下，将栅极-源极电压从-20V扫到20V，得到电流的转移特性曲线。
步骤S503，根据所述电流的输出特性曲线和/或所述电流的转移特性曲线确定晶体管电学性能和固定抗体及结合抗原分析物之后电学性能的变化。
在一些实施例中，所述检测样本为IL-6。
在一些实施例中，所述恒定的栅极电压为-20、-10、0、10或20V。
在一些实施例中，所述恒定的漏极-源极电压为-20、-10、0、10或20V。
在一些实施例中，所述吹干晶体管沟道表面液体的气体包括氮气。
请参阅图6所示，是根据本发明实施例的一种DPP-DTT晶体管生物传感器的检测方法的流程图，该检测方法可以基于DPP-DTT晶体管生物传感器实现对IL-6抗原浓度的检测。如图6所示，该检测方法包括如下步骤：
步骤S601，将所述DPP-DTT晶体管生物传感器与IL-6在室温下孵化。
示例性的，在该步骤S601中，为了进行感应，DPP-DTT晶体管生物传感器与8微升IL-6在室温下孵化5分钟。
步骤S602，孵化后，用超纯水清洗DPP-DTT晶体管生物传感器，并吹干。仅作为示例，吹干用的气体优选为氮气。
步骤S603，在恒定的栅极-源极电压和恒定的漏极-源极电压的条件下测量DPP-DTT晶体管生物传感器，以获得漏源电流信号。
示例性的，在恒定的栅极-源极电压Vgs为-10V和恒定的漏极-源极电压Vds为20V的条件下测量该DPP-DTT晶体管生物传感器，以获得漏源电流信号Ids。可以在该漏源电流信号上进行一系列不同浓度的I1-6(2.5、5、25、50、250和500纳克/毫升)以获得不同的漏源电流信号Ids。
最后在步骤S604，根据所述漏源电流信号确定IL-6浓度。
下面本发明实施例将结合具体的实验来进一步说明本发明的可行性和进步性。
实验所使用的仪器设备说明：
Keithley 2636B源测量单元来自美国俄勒冈州比弗顿Tektronix公司。一台旋涂机来自美国密苏里州罗拉Brewer Science公司。ZE350-30 VP/173432光刻机自德国加兴SUSS MicroTec公司。掩膜板来自中国北京米奥光电技术有限公司。IoN Wave 10E离子刻蚀机来自美国伊利诺伊州拉福克斯市Richardson Electronics公司。ASSIS金属蒸镀仪来自美国宾夕法尼亚州杰佛逊山庄Kurt J.Lesker公司。XP-1触针台阶仪来自美国加州圣克鲁斯)Ambios Technology公司。
实验所使用到的材料说明：
N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)来自中国上海能源化工有限公司。DPP-DTT来自英国谢菲尔德Ossila有限公司。牛血清白蛋白(BSA)、白细胞介素-6(IL-6)和IL-6抗体来自中国北京博奥森生物有限公司。丙酮来自中国北京同光精细化工公司。1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride(EDC)来自中国北京华威瑞科化工有限公司。光刻胶5350及其显影剂来自德国斯特劳斯堡Allresist公司。
DPP-DTT晶体管生物传感器的制造：
将SiO2基底在100瓦的条件下进行氧气离子体处理2分钟，然后用辛基三氯硅烷与甲苯(1:5)在60℃下孵育5分钟。将5mg/ml二氯苯中的DPP-DT旋涂在SiO2基底上，500rpm 5s和1500rpm 60s，然后在160℃下退火20分钟，得到DPP-DTT/SiO2芯片。为了得到DPP-DTT通道，在DPP-DTT/SiO2芯片上以1500rpm 5秒和4000rpm60秒的速度旋涂5350光刻胶，然后在110℃软烘烤360秒，然后冷却到室温。将芯片暴露在强度为10.8mw/cm2的紫外线下2秒，然后在AR300-26显影液(AR300-26与水的体积比为1:7)中显影42秒，以显示光刻胶中的沟道，接着用N2气体干燥。在这之后，用250瓦的等离子体对样品进行300秒的蚀刻，以去除暴露的DPP-DTT。然后，用丙酮去除光刻胶，露出DPP-DTT沟道。DPP-DTT通道的尺寸为0.5毫米×10毫米。为了制造源极和漏极电极，使用了一个带有源极和漏极图案的掩膜板，再次进行光刻工艺以产生源极和漏极图案，然后进行5纳米Ti/45纳米Au的金属蒸镀，并在丙酮剥离，以显示出源极和漏极电极。源极和漏极的尺寸都是5毫米乘5毫米。
IL-6抗体的固定化：DPP-DTT场效应晶体管在50瓦的氧气等离子体处理5秒。将几滴(2毫升)NHS-EDC在60℃下加热40分钟，产生蒸汽沉积在DPP-DTT的表面。用超纯水清洗芯片，用10微升100微克/毫升IL-6抗体覆盖在pH7.3的PBS中，然后在冰箱中储存(约4℃)过夜。第二天，将芯片从冰箱中取出，在室温下用8微升5％的BSA在TBS缓冲液中孵育30分钟，然后用超纯水清洗。
在通过如上方法制备到的DPP-DTT晶体管生物传感器中，Au是源极和漏极，SiO2是介电层，p++Si是栅极，DPP-DTT是半导体沟道。抗体被进一步固定在DPP-DTT的表面上。在有抗原的情况下，抗原与DPP-DTT上的抗体紧密结合，进一步导致晶体管的电性能发生变化。
图7显示了该DPP-DTT晶体管生物传感器的相机图像，如图7所示，该DPP-DTT晶体管生物传感器被成功制造出来。图8显示了DPP-DTT通道的光学图像。DPP-DTT层在SiO2基底上清晰可见，其宽度为0.5毫米。图9显示了用台阶仪测量的二氧化硅基底上的DPP-DTT层的高度。如图9所示，DPP-DTT通道的厚度约为200纳米。图10显示了DPP-DTT层在SiO2基底的SEM(扫描电子显微镜)图像。这些结果表明，DPP-DTT FET是在SiO2基底上成功构建的。
为了确认IL-6抗体的成功固定，本实施例进行了两个实验。首先，在用NHS-EDC功能化DPP-DTT表面后，生物素结合的IL-6抗体(10微升，100微克/毫升)被固定在DPP-DTT上，而不是纯的IL-6抗体。用5％的BSA孵化，用超纯水清洗。然后，用10％的阿维菌素-FITC孵化芯片，接着用超纯水清洗。第二，进行对照实验，程序与上述几乎相同，只是没有用生物素结合的IL-6抗体固定。用这两种条件制备的DPP-DTT芯片在荧光显微镜下对FITC进行了表征。
为了证明IL-6抗体成功地固定在DPP-DTT表面，使用生物素结合的抗体固定在DPP-DTT上，然后用BSA和预计阿维菌素-FITC顺序孵化，中间用超纯水清洗。当有生物素时，预计阿维菌素-FITC会与它结合。如图11所示，该芯片显示了FITC的强烈荧光信号。相比之下，除了没有固定抗体的步骤外，进行了与上述程序相同的对照实验，与图11相比，芯片显示出更暗的信号，如图12所示。这些结果表明，IL-6抗体被成功地固定在DPP-DTT通道上。
电学检测：
使用SMU 2636B在空气环境中对制造的DPP-DTT晶体管生物传感器进行了表征。输出曲线是通过将漏极-源极电压(Vds)从-20V扫到20V，栅极电压恒定在-20、-10、0、10或20V，每两点之间的时间间隔为500ms。转移曲线是通过将栅极-源极电压(Vgs)从-20V扫到20V，恒定的Vds在-20、-10、0、10或20V时获得的。
为了进行感应，该DPP-DTT晶体管生物传感器与8微升IL-6在室温下孵化了5分钟。孵化后，用超纯水清洗装置，用N2气体吹干。然后，在恒定的Vgs为-10V和恒定的Vds为20V的条件下测量该装置，以获得漏源电流信号(Ids)。在该装置上进行了一系列不同浓度的Il-6(2.5、5、25、50、250和500纳克/毫升)以获得Ids。
图13显示了一个基于DPP-DTT的场效应晶体管的电气特性。图13中a显示了通过扫描Vds和测量不同恒定Vgs下的Ids的输出曲线。如图所示，当Vds从-20V增加到20V时，在不同的恒定Vgs下，电流增加。图13中b显示了通过扫描Vgs和测量不同恒定Vds下的Ids的传输曲线。如图所示，随着Vgs的增加，Ids|下降。当Vgs＝10V时，导电通道没有形成，电流几乎为0；当Vgs＝-10V时，通道被打开；当Vgs＝-20V时，FET器件有一个清晰的衬垫区域。结果表明，DPP-DTT表现为一个p型场效应晶体管。此外，DPP-DTT薄膜被EDC-NHS功能化，以便与抗体共价结合。图13中c和d显示了用NHS-EDC功能化后的器件的输出和传输曲线。如图13中c和d所示，DPP-DTT场效应晶体管仍然可以保持清晰的晶体管特性，尽管与没有任何表面功能化的器件相比，其Ids有一些差异(图13中的a和b)。这些结果表明，制造的DPP-DTT场效应晶体管可以显示出半导体性能，而DPP-DTT表面的不同功能化可以导致半导体性能的明显变化。
图14显示了DPP-DTT场效应晶体管用于检测IL-6的干为传感程序的特征。如图14所示，在缓冲溶液中与IL-6孵化后，IL-6被IL-6抗体捕获，附着在DPP-DTT表面。然后，DPP-DTT装置被洗净并干燥。在恒定的Vgs为-10V和恒定的Vds为20V的情况下进行Ids的电学测量。正如通过绘制Ids与IL-6浓度的校准曲线所显示的那样，它清楚地显示了从2.5到50纳克/毫升的线性检测范围，检测IL-6的斜率为0.15，R2为0.85。经计算，检测极限为2.5纳克/毫升(信噪比为3)。这些结果表明，DPP-DTT场效应晶体管可以成为传感蛋白质的有效电转换器，并有可能用于检测其他各种蛋白质生物标志物。
上述实施例以本发明的优化形式进行说明，并非对本发明范围的的制，本发明设计精神不脱离本发明设计的前提下，普通技术人员对本发明员型在技术领域的各种变形和员进的解决方案，均属于发明专利权利要求确定的保护范围。
Claims (4)
1.一种DPP-DTT晶体管生物传感器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
对SiO2基底进行氧气等离子体处理后，用辛基三氯硅烷与甲苯在恒温下孵育；
将二氯苯中的DPP-DTT旋涂在SiO2基底上，并作退火处理，得到DPP-DTT/SiO2芯片；
在所述DPP-DTT/SiO2芯片上旋涂光刻胶，恒温软烘烤后冷却，在所述光刻胶/DPP-DTT/SiO2芯片上进行光刻，
利用显影液对所述光刻胶/DPP-DTT/SiO2芯片进行显影，在光刻胶中显示沟道图案；
以光刻胶图案作为保护层，利用等离子体对干燥后DPP-DTT/SiO2芯片进行蚀刻，去除暴露的DPP-DTT，然后丙酮去除光刻胶，露出DPP-DTT沟道；
在所述DPP-DTT/SiO2芯片上加工制造出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片；
在所述DPP-DTT晶体管芯片上固定IL-6抗体；
所述在所述DPP-DTT晶体管芯片上固定IL-6抗体，包括：
将所述DPP-DTT晶体管芯片进行氧气等离子体处理；
将NHS-EDC在恒温下加热，产生蒸汽沉积在所述DPP-DTT晶体管芯片的表面；
用超纯水清洗所述DPP-DTT晶体管芯片，并用IL-6抗体覆盖在PBS中后低温储存，以将IL-6抗体固定在所述DPP-DTT晶体管芯片上；
将低温储存后的带有IL-6抗体的DPP-DTT晶体管芯片取出，在室温下用BSA在TBS缓冲液中孵育后用超纯水清洗，以将DPP-DTTDPP-DTT晶体管芯片的表面封闭，以免其它蛋白质干扰检测。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述DPP-DTT/SiO2芯片上加工制造出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片，包括：
根据预设的源极和漏极的图案，采用光刻工艺在所述DPP-DTT/SiO2芯片产生源极和漏极图案后，进行金属蒸镀，并在丙酮中剥离，以显示出源电极和漏电极，得到DPP-DTT晶体管芯片。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过如下方法确认IL-6抗体的固定：
在用NHS-EDC功能化DPP-DTT表面后，将生物素结合的IL-6抗体固定在DPP-DTT晶体管芯片上，用BSA孵化，并用超纯水清洗后，用阿维菌素-FITC孵化芯片，用超纯水清洗后在荧光显微镜下对FITC进行表征，得到第一表征特征；
在用NHS-EDC功能化DPP-DTT表面后，用BSA孵化，并用超纯水清洗后，用阿维菌素-FITC孵化芯片，用超纯水清洗后在荧光显微镜下对FITC进行表征，得到第二表征特征；
对比第一表征特征和第二表征特征，确认IL-6抗体的固定。
4.一种如权利要求1至3中任一项所述的制造方法所制造的DPP-DTT晶体管生物传感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211445713.XA CN115876994B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Dpp-dtt晶体管生物传感器及制造方法和检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211445713.XA CN115876994B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Dpp-dtt晶体管生物传感器及制造方法和检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115876994A CN115876994A (zh) | 2023-03-31 |
| CN115876994B true CN115876994B (zh) | 2023-07-07 |
Family
ID=85760229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211445713.XA Active CN115876994B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Dpp-dtt晶体管生物传感器及制造方法和检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115876994B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022236354A1 (de) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh | Verfahren zur herstellung eines sensors sowie sensor |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007117444A2 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Yinghe Hu | Protein detection by aptamers |
| CN112687799B (zh) * | 2020-12-19 | 2022-10-11 | 复旦大学 | 一种高结晶度半导体膜转移制造方法 |
| CN112885722A (zh) * | 2021-01-10 | 2021-06-01 | 复旦大学 | 基于微区电化学刻蚀的晶体管沟道及源漏电极的制备方法 |
| CN113394078A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-09-14 | 复旦大学 | 基于六巯基苯的带隙可调的MOFs电极及其制备方法 |
| CN115172589A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-11 | 电子科技大学 | 一种可拉伸有机电化学晶体管及其制备方法 |
-
2022
- 2022-11-18 CN CN202211445713.XA patent/CN115876994B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022236354A1 (de) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh | Verfahren zur herstellung eines sensors sowie sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115876994A (zh) | 2023-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kim et al. | Silicon nanowire biosensors for detection of cardiac troponin I (cTnI) with high sensitivity | |
| US8772099B2 (en) | Method of use of a field-effect transistor, single-electron transistor and sensor | |
| Regonda et al. | Silicon multi-nanochannel FETs to improve device uniformity/stability and femtomolar detection of insulin in serum | |
| Zheng et al. | Nanowire biosensors for label-free, real-time, ultrasensitive protein detection | |
| JP2023500818A (ja) | 全粒子ウイルス検出のための量子力学的トンネル電流センサである電気式センサ | |
| US11726056B2 (en) | Field-effect transistor sensor | |
| Pak et al. | An ultrathin platinum film sensor to measure biomolecular binding | |
| Lin et al. | A Tri‐Channel Oxide Transistor Concept for the Rapid Detection of Biomolecules Including the SARS‐CoV‐2 Spike Protein | |
| Zhang et al. | O2 plasma treated biosensor for enhancing detection sensitivity of sulfadiazine in a high-к HfO2 coated silicon nanowire array | |
| Wang et al. | Fabrication of BioFET linear array for detection of protein interactions | |
| CN110865110A (zh) | 共平面栅极氧化物薄膜晶体管生物传感器及制备方法 | |
| Park et al. | Development of FET-type albumin sensor for diagnosing nephritis | |
| US20210088477A1 (en) | Resonator for the Detection of a Mass Analyte and Method for Operation of the Resonator | |
| CN115876994B (zh) | Dpp-dtt晶体管生物传感器及制造方法和检测方法 | |
| CN113960128A (zh) | 基于钾离子适配体修饰的硅纳米线场效应管生物传感器 | |
| US20190128829A1 (en) | Carbon Nanotube-Based Device for Sensing Molecular Interaction | |
| Suh et al. | Multiple and simultaneous detection for cytokines based on the nanohole array by electrochemical sandwich immunoassay | |
| CN115343481A (zh) | 用于阿尔兹海默症的场效应管生物传感器及其制备方法 | |
| Zaccari et al. | Label-free electrochemical biosensors for clinical diagnostic | |
| US20200348258A1 (en) | Systems and methods for fabricating an indium oxide field-effect transistor | |
| KR102142701B1 (ko) | 중성 제제로 표면 개질된 바이오센서 및 이를 이용한 검출방법 | |
| Tsiniaikin et al. | A sensor system based on a field-effect transistor with a nanowire channel for the quantitative determination of thyroid-stimulating hormone | |
| Hou et al. | Ultrasensitive Detection of SARS‐CoV‑2 by Flexible Metal Oxide Field‐Effect Transistors | |
| WO2020093376A1 (en) | A field-effect transistor biosensor with a tubular semiconductor channel structure | |
| Haslam et al. | Chemical vapour deposition graphene field-effect transistors for detection of human chorionic gonadotropin cancer risk biomarker |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |