一种检测分子之间结合能及结合动力学的传感装置及方法与流程

技术特征：

1.一种检测分子之间结合能及结合动力学的传感器，其特征是，所述传感器中的场效应管以单层单晶石墨烯为导电沟道。

2.如权利要求1所述的一种检测分子之间结合能及结合动力学的传感器，其特征是，所述传感器上设有若干个场效应管，且若干个场效应管排布成场效应管阵列，每个场效应管均以单层单晶石墨烯为导电沟道，所述场效应管阵列可进行并行检测。

3.如权利要求1或2所述的一种检测分子之间结合能及结合动力学的传感器，其特征是，包括化合物A，所述化合物A与单晶石墨烯非共价结合。

4.如权利要求3所述的一种检测分子之间结合能及结合动力学的传感器，其特征是，进一步包括探针分子，所述探针分子与化合物A共价结合。

5.一种检测分子之间结合能及结合动力学的传感装置，包括传感器、微流控芯片及测量电路，其特征是，所述传感器为权利要求1-4任一所述的传感器。

6.一种检测系统，其特征是，包括权利要求1或2所述的传感器及化合物A。

7.一种权利要求1-4任一所述的传感器、权利要求5所述的传感装置或权利要求6所述的检测系统在检测分子结合能及结合动力学中的应用。

8.一种检测分子之间结合能及结合动力学的方法，其特征是，首先将探针分子通过化合物A固定在如权利要求1或2所述的传感器的单层单晶石墨烯导电沟道表面，再将待测溶液通过微流控芯片注入传感装置中进行检测，传感装置通过测量电路将检测数据传输至计算机，根据计算机得到的检测数据进行分析计算。

9.如权利要求8所述的方法，其特征是，步骤为：

(1)传感器的功能化：将化合物A的溶液通过微流控芯片注入传感器的导电沟道表面，使化合物A与单晶石墨烯非共价结合，然后将探针分子通过微流控芯片注入传感器的导电沟道表面，使探针分子与化合物A共价结合，从而将探针分子通过化合物A固定在传感器的导电沟道上；或，将已与化合物A共价结合的探针分子的溶液通过微流控芯片注入传感器的导电沟道表面，使探针分子通过化合物A固定在传感器的导电沟道上；

(2)进样：将缓冲溶液通过微流控芯片注入传感器的导电沟道中，直至检测的基线稳定为止；再将待测溶液通过微流控芯片注入传感器的导电沟道中，使待测溶液中的待测分子与探针分子结合，并检测出结合反应的参数；在结合反应达到平衡状态后，将缓冲溶液通过微流控芯片注入传感器的导电沟道中，使结合的待测分子与探针分子解离，并检测出解离过程的参数；

(3)数据分析：通过方程1a-1b及步骤(2)检测得到的参数计算获得结合速率常数k_a和解离速率常数k_d，并通过关系式K_A＝k_a/k_d得出平衡常数K_A；

或，通过方程2及步骤(2)检测得到的参数直接计算得出平衡常数K_A；

方程为，

${\mathrm{\ΔV}}_{cnp}=Q\frac{k_a{\[B\]}_{max}\[A\]}{k_a\[A\]+k_d}(1-e^{-(k_a\[A\]+k_d)t)})---\left(1a\right),$

${\mathrm{\ΔV}}_{cnp}=Q\frac{k_a{\[B\]}_{\max }\[A\]}{k_a\[A\]+k_d}{e}^{-k_{d}t}---\left(1b\right),$

${\mathrm{\ΔV}}_{cnp}=Q{\[B\]}_{\max }\frac{K_A\[A\]}{K_A\[A\]+1}---\left(2\right),$

其中，ΔV_cnp为石墨烯电中性点的相对偏移量，Q为与待测分子电荷、待测分子电荷分布和溶液介电常数相关的一个常数，k_a为结合速率常数，k_d为解离速率常数，K_A为平衡常数，[A]为待测分子的浓度，[B]_max为探针分子的最大密度。

10.一种恢复权利要求1-4任一所述传感器的检测能力的方法，其特征是，使用强度较弱的再生溶液，洗去待测分子，从而恢复传感器重新检测待测分子的能力；或，使用强度较强的再生溶液，洗去化合物A、探针分子及待测分子，从而恢复传感器重新检测待测分子的能力。