们将原始17S中可以被分解的核苷酸腺嘌呤A换成了不可分解的脱氧核苷酸腺嘌呤A。下面是吸附层的具体合成方法，亦可参照图5:
[0046]1.将花丁酸(120mg,0.416mmol)、轻基丁二酰亚胺(53mg，0.458mmol)和N-二异丙基乙胺(150yL，1.05mmol)溶于二氯甲烧(20mL)。向所得溶液加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(10311^，0.5401111]101)。然后常温下搅拌24小时并在真空中浓缩。
[0047]2.用硅胶快速色谱将所得残留物分离得到浅红色的芘-羟基丁二酰亚胺(78mg，产量:48.6%) ο
[0048]3.将 17E (5 ’ -GACATCTCTTCTCCGAGCCGGTCGAAATAGTGAGTTTTTT-3 ’，16.8nmo I)加入高压灭菌的去离子水，再加入8 %的溴化十六烷基三甲铵(CTAB，5yL)使溶液中的寡核苷酸沉淀。用13千转每分钟的速度离心。
[0049]4.重复加入8%的溴化十六烷基三甲铵(3ul)直到离心所得上层清液不会有寡核苷酸沉淀。
[0050]5.移除上层清液，所得颗粒用高压蒸汽灭菌去离子水清洗三次，并溶于无水酒精(600μ1)，在冷冻干燥剂中干燥1.5小时。
[0051]6.将得到的寡核苷酸颗粒和之前的浅红色芘-N-羟基丁二酰亚胺(1mg，
0.0259mmol)混合，加入到60μ1 二甲基亚砜中，在常温下储存20个小时后加入I %的高氯酸锂-丙酮溶液(Iml )，可得到白色沉淀。用13千转每分钟离心去除上层清液。
[0052]7.得到的颗粒用1%的高氯酸锂-丙酮溶液(Iml)清洗两次，并再用无水酒精(Iml)清洗三次最后得到的颗粒在空气中干燥。
[0053]8.把最终得到的颗粒溶解在300μ1高压蒸汽灭菌去离子水中做长期储存(50μΜ)。
[0054]9.在所得溶液中加入 17S(5’-ACTCACTATAGGAAGAGATGTC-3’，50μΜ)，形成8-17DNA酶。
[0055]如图6所示，本发明实施例提供了一种生物物质探测系统，改系统包括:生物物质传感器，电压源606、607和电流表608。
[0056]生物物质探测器包括:绝缘层601，二维薄膜材料602，金属电极层603，特异性吸附层604，介质层605及基底609。
[0057]源电极层6031连接电压源606的负极并接地，电压源606的正极通过电流表608连接漏电极层6032。顶栅电极层6033连接另一个电压源607的正极;所述两个电压源606、607的负极连接在一起；
[0058]探测过程中，二维材料薄膜层603和特异性吸附层604为本发明的生物物质传感器的核心部分。在此实施例中，特异性吸附层604对正二价铅离子的吸附能力使得二维材料薄膜层表面被正二价铅离子覆盖。铅离子的正电荷给二维材料薄膜层引入电子掺杂，从而影响二维材料薄膜层603的场效应输运性质，改变所述二维材料薄膜层的场效应曲线。通过电压源606给出一个恒定的源漏偏置电压，并利用电压源607加入扫描的顶栅电压，从电流表608即可读出场效应曲线。通过对比加入某特定溶液前后的二维材料薄膜层的场效应曲线是否改变，可判定该溶液中存在铅离子。
[0059]本发明的生物物质传感器不同于传统的传感器。首先，本发明的传感器以二维材料薄膜层作为传感材料，在小型化上有很大的优势;其次，特异性吸附层能够对特定的生物物质做出选择，因此在特异性探测上相比较传统传感器会更加精确;另外，二维材料的场效应输运性质对于其表面的掺杂效应极其敏感，这将使得本发明的生物物质探测器应用于高灵敏探测性能的领域成为可能。
[0060]生物物质传感器的详细结构与图1至图3中描述的相同，请参见图1至图3及上述对应的描述，不再赘述。
[0061]本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0062]本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0063]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0064]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0065]本发明具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种基于层状材料的生物物质传感器，其特征是包括:绝缘层(2)、金属电极层(3)、二维材料薄膜层(4)、特异性吸附层(5)及介质层(6);绝缘层(2)上为二维材料薄膜层(4)，特异性吸附层(5)位于二维材料薄膜层的上表面，吸附特异性的物质，改变二维材料薄膜层的表面掺杂状态;金属电极层，包括源电极层(31)，漏电极层(32)及顶栅电极层(33);源电极层(31)和漏电极层覆盖在二维材料薄膜层的两端上，顶栅电极层位于二维材料薄膜层和特异性吸附层的旁边并与漏电极层保持一定距离，源电极层和漏电极层的表面覆盖有绝缘层进行保护;介质层覆盖在二维材料薄膜层，特异性附着层(5)和金属电极层表面。2.根据权利要求1所述的生物物质传感器，其特征是所述的生物物质传感器还包括:基底，设置在所述绝缘层下面。3.根据权利要求1所述的生物物质传感器，其特征是所述的二维材料薄膜层为石墨烯薄膜晶体、过渡金属硫族化合物，其厚度为0.3-5纳米。4.根据权利要求1所述的生物物质传感器，其特征是所述的绝缘层为二氧化硅层、PMMA层或锗片，其厚度为300 ±50纳米。5.根据权利要求1所述的生物物质传感器，其特征是所述特异性选择层为所述特异性选择层为包括DNA寡链适配体，其厚度为1-5纳米。6.根据权利要求1所述的生物物质传感器，其特征是所述源电极层由5nm厚的钛、50nm厚的金及I Onm厚的二氧化娃组成;所述漏电极层由5nm厚的钛、50nm厚的金及1nm厚的二氧化娃组成;所述顶栅电极层由5nm厚的钛及50nm厚的金组成。7.根据权利要求1所述的生物物质传感器，其特征是所述介质层由气体电介质，液体电介质或者固体电介质组成。8.根据权利要求1-7之一所述的生物物质传感器，其特征是采用了对于生物物质有吸附能力的特异性吸附层;所探测的生物物质为重金属离子，蛋白质，氨基酸，核苷酸。9.根据权利要求8所述的生物物质传感器，其特征是采用对于正二价铅离子有特异性吸附能力的8-17DNA酶作为特异性吸附层，并在其末端加上芘环，利用芘环和石墨烯薄膜材料的相互作用，将特异性吸附层附着在石墨烯薄膜材料的表面;8-17DNA酶由两条链组成，分别为17E和17S;采用的8-17DNA酶中将原始17S中被分解的核苷酸腺嘌呤A换成了不可分解的脱氧核苷酸腺嘌呤A;所探测的生物物质为正二价的铅离子。10.根据权利要求1-8之一所述的生物物质探测系统，其特征是所述探测系统包括:生物物质传感器、电压源及电流表，其中，所述的传感器即为基于层状材料的生物物质传感器;所述源电极层连接所述电压源的负极并接地，所述电压源的正极通过电流表连接所述漏电极层;所述顶栅电极层连接所述另一个电压源的正极;所述两个电压源的负极连接在一起； 探测过程中，所述的特异性选择层吸附目标物质并使其沉积到所述二维薄膜材料表面。所探测的目标物质所带电荷会使得所述二维薄膜材料的掺杂情况发生改变，从而改变所述二维薄膜材料的场效应输运性质，利用所述电压源和电流表，通过所述二维薄膜材料上的源电极层、漏电极层及顶栅电极层进行场效应变化的测量。
【专利摘要】一种基于层状材料的生物物质传感器，包括：绝缘层(2)、金属电极层(3)、二维材料薄膜层(4)、特异性吸附层(5)及介质层(6)；绝缘层(2)上为二维材料薄膜层(4)，特异性吸附层(5)位于二维材料薄膜层的上表面，吸附特异性的物质，改变二维材料薄膜层的表面掺杂状态；金属电极层，包括源电极层(31)，漏电极层(32)及顶栅电极层(33)；源电极层(31)和漏电极层覆盖在二维材料薄膜层的两端上，顶栅电极层位于二维材料薄膜层和特异性吸附层的旁边并与漏电极层保持一定距离，源电极层和漏电极层的表面覆盖有绝缘层进行保护；介质层覆盖在二维材料薄膜层，特异性附着层(5)和金属电极层表面。
【IPC分类】G01N27/60
【公开号】CN105675700
【申请号】CN201610018192
【发明人】缪峰, 崔昕怡, 王晨宇, 曹毅, 李英
【申请人】南京大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月12日