步骤一的5)得到的纳米条带上修饰上化学基团，得到化学基团层9 ;
[0119]所述的化学基团为2-甲酯乙基三氯硅烷；
[0120]2)结合蛋白:在步骤I)中的化学基团上结合上待检测物质的相应抗体，得到抗体10和抗体识别单元11 ；
[0121 ] 所述的待检测物质的相应抗体为检测前列腺癌的标志性蛋白PSA相应抗体；
[0122]具体过程为:将含PSA相应抗体的缓冲溶液用蠕动泵吸入到微流体通道8中，在室温下反应24h ；
[0123]3)清洗:待反应完毕，用缓冲溶液清洗3遍，每遍5min，每遍间隔2min。
[0124]步骤三的I)中所述的戊二醛与磷酸盐缓冲液组成的混合液中戊二醛与磷酸盐缓冲液体积比为1:15 ;
[0125]步骤三的I)中所述的磷酸盐缓冲液PH = 7.2。
【主权项】
1.一种基于二维纳米材料的生物传感器，其特征在于一种基于二维纳米材料的生物传感器由硅衬底1、二氧化硅衬底2、栅极3、二维纳米材料的纳米条带4、源极5、漏极6、聚二甲基硅氧烷7、微流体通道8、化学基团层9、抗体10和抗体识别单元11组成； 所述的二氧化硅衬底2位于硅衬底I的上表面；所述的栅极3位于硅衬底I的下表面；所述的二维纳米材料的纳米条带4位于二氧化硅衬底2的上表面；所述的聚二甲基硅氧烷7呈拱形且位于二维纳米材料的纳米条带4上表面的中间位置；所述的聚二甲基硅氧烷7与二维纳米材料的纳米条带4形成的空间为微流体通道8 ;所述的化学基团层9位于微流体通道8内的二维纳米材料的纳米条带4的上表面上；所述的源极5位于二维纳米材料的纳米条带4的上表面的一端且与聚二甲基硅氧烷7相接；所述的漏极6位于二维纳米材料的纳米条带4的上表面的另一端且与聚二甲基硅氧烷7相接；所述的抗体10和抗体识别单元11位于化学基团层9上。
2.一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法按以下步骤进行: 一、基于二维纳米材料采用自下而上的加工方法制作FET场效应管； 二、利用聚二甲基硅氧烷在步骤一的晶片上制作出微流体通道，并与经过表面改性的步骤一的晶片键合； 三、对微流体通道中的二维纳米材料进行化学修饰，结合待检测物质的相应抗体。
3.根据权利要求2所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于步骤一中所述的二维纳米材料为黑磷或二硫化钼。
4.根据权利要求2所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于步骤一包括以下步骤: 1)硅片清洗:将硅片置于浓硫酸与双氧水组成的混合液中，在温度为70°C的水浴中加热1min?15min，取出娃片后用超纯水漂洗，然后将娃片置于氨水、双氧水与水组成的混合液中，在温度为70°C的水浴中加热1min?15min，取出硅片后用超纯水漂洗，再将硅片置于盐酸、双氧水与水组成的混合液中，在温度为70°C的水浴中加热1min?15min，取出硅片后用超纯水漂洗，最后将硅片置于双氧水与水组成的混合液中，在室温下腐蚀lmin，取出硅片后用超纯水漂洗，再用氮气将硅片吹干，最后在温度为100°C的烘箱中干燥lOmin，去除硅片表面的有机物、金属离子及自然氧化层，得到硅衬底I ; 2)腐蚀掩膜生长:用LPCVD方法或PECVD方法在步骤I)后的硅片上生长一层厚度为200nm?300nm的二氧化硅薄膜，得到二氧化硅衬底2 ； 3)背栅制作:利用磁控溅射FHR技术或电子束蒸发技术在硅片背面生长一层厚度为45nm?55nm的金属层，作为背栅，得到栅极3 ； 4)二维纳米材料薄膜制备:先利用转移或剥离的方法制作二维纳米材料薄膜，然后将二维纳米材料薄膜附着到步骤2)得到的二氧化娃衬底上； 5)纳米条带制作:用纳米条带模板先通过光刻，再通过干法刻蚀或湿法腐蚀，继而得到宽度为0.5 μπι?2 μπκ高度为10nm?500nm的均一性良好的纳米条带，得到二维纳米材料的纳米条带4 ； 6)FET场效应管源、漏电极制作:先用源、漏电极模板通过光刻的方法，在二氧化硅表面制作出源、漏电极图形，然后用电子束蒸发或磁控溅射的方法先溅射上一层厚度为1nm的金属Cr，再溅射上一层厚度为10nm的金属Au，再通过剥离的方法，使源极与漏极金属化，得到源极5和漏极6。
5.根据权利要求4所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于步骤一的I)中所述的硅片为N型硅片或P型硅片。
6.根据权利要求4所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于步骤一的I)中所述的浓硫酸与双氧水组成的混合液中浓硫酸与双氧水的体积比为7:3 ;步骤一的I)中所述的氨水、双氧水与水组成的混合液中氨水与双氧水的体积比为1: (I?3)，氨水与水的体积比为1: (5?7);步骤一的I)中所述的盐酸、双氧水与水组成的混合液中盐酸与双氧水的体积比为1: (I?2)，盐酸与水的体积比为1: (6?8);步骤一的I)中所述的双氧水与水组成的混合液中双氧水与水的体积比为1:50。
7.根据权利要求2所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于步骤二包括以下步骤: 1)微流体通道模具制作:利用光刻的方法在硅片上制作得到微流通道模具； 2)浇筑模型:将聚二甲基硅氧烷预聚体倒在步骤I)得到的微流通道模具上，然后放置24小时，使之完全聚合； 3)晶片表面改性:将步骤一的晶片在氮气保护下置于氢氟酸缓冲液中腐蚀5s，取出后用超纯去离子水冲洗，氮气吹干后烘干，然后将晶片浸泡在有机修饰溶液中，在紫外光照射下处理2小时； 4)聚二甲基硅氧烷与晶片键合:将聚合好的聚二甲基硅氧烷转移到步骤3)后经过表面改性处理后的晶片上，对准，键合，得到聚二甲基硅氧烷7和微流体通道8。
8.根据权利要求2所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于步骤三包括以下步骤: 1)化学基团修饰:将晶片放在戊二醛与磷酸盐缓冲液组成的混合液中，于摇床上反应lh，然后在步骤一中5)得到的纳米条带上修饰上化学基团，得到化学基团层9 ; 2)结合蛋白:在步骤I)中的化学基团上结合上待检测物质的相应抗体，得到抗体10和抗体识别单元11 ; 3)清洗:待反应完毕，用缓冲溶液清洗3遍，每遍5min，每遍间隔2min。
9.根据权利要求8所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于所述的化学基团为丙烯胺、11-溴代癸基三氯硅烷、2-甲酯乙基三氯硅烷、辛基三氯硅烷、9-烯基氨基甲酸丁酯或氨丙烷基三氯硅烷。
10.根据权利要求8所述的一种基于二维纳米材料的生物传感器的制作与集成方法，其特征在于步骤三的I)中所述的戊二醛与磷酸盐缓冲液组成的混合液中戊二醛与磷酸盐缓冲液体积比为1:15。
【专利摘要】一种基于二维纳米材料的生物传感器及其制作与集成方法。本发明涉及一种高灵敏度生物传感器及其制作与集成方法，具体涉及基于二维纳米材料的生物传感器及其制作与集成方法。本发明是为了解决现有生物传感器分析速度慢，操作复杂，设备昂贵以及采用电化学法制作的电极其电化学响应易受到非导电性材料使用的影响的问题。本发明的生物传感器的制作集成方法，首先基于黑磷、二硫化钼等二维纳米材料采用自下而上加工方法制作FET场效应管；继而利用聚二甲基硅氧烷在晶片上制作出微流体通道，并与经过表面改性的晶片键合；最后对微流体通道中的二维纳米材料进行化学修饰，并结合待检测物质的相应抗体。
【IPC分类】G01N27-414, G01N33-543
【公开号】CN104807869
【申请号】CN201510253061
【发明人】苑会娟, 杨赢, 苏瑞巩, 于春雨, 苏子美, 孙永全
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月18日