們將原始17S中可以被分解的核苷酸腺嘌呤A換成了不可分解的脫氧核苷酸腺嘌呤A。下面是吸附層的具體合成方法，亦可參照圖5:
[0046]1.將花丁酸(120mg,0.416mmol)、輕基丁二酰亞胺(53mg，0.458mmol)和N-二異丙基乙胺(150yL，1.05mmol)溶于二氯甲燒(20mL)。向所得溶液加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(10311^，0.5401111]101)。然后常溫下攪拌24小時并在真空中濃縮。
[0047]2.用硅膠快速色譜將所得殘留物分離得到淺紅色的芘-羥基丁二酰亞胺(78mg，產(chǎn)量:48.6%) ο
[0048]3.將 17E (5 ’ -GACATCTCTTCTCCGAGCCGGTCGAAATAGTGAGTTTTTT-3 ’，16.8nmo I)加入高壓滅菌的去離子水，再加入8 %的溴化十六烷基三甲銨(CTAB，5yL)使溶液中的寡核苷酸沉淀。用13千轉(zhuǎn)每分鐘的速度離心。
[0049]4.重復加入8%的溴化十六烷基三甲銨(3ul)直到離心所得上層清液不會有寡核苷酸沉淀。
[0050]5.移除上層清液，所得顆粒用高壓蒸汽滅菌去離子水清洗三次，并溶于無水酒精(600μ1)，在冷凍干燥劑中干燥1.5小時。
[0051]6.將得到的寡核苷酸顆粒和之前的淺紅色芘-N-羥基丁二酰亞胺(1mg，
0.0259mmol)混合，加入到60μ1 二甲基亞砜中，在常溫下儲存20個小時后加入I %的高氯酸鋰-丙酮溶液(Iml )，可得到白色沉淀。用13千轉(zhuǎn)每分鐘離心去除上層清液。
[0052]7.得到的顆粒用1%的高氯酸鋰-丙酮溶液(Iml)清洗兩次，并再用無水酒精(Iml)清洗三次最后得到的顆粒在空氣中干燥。
[0053]8.把最終得到的顆粒溶解在300μ1高壓蒸汽滅菌去離子水中做長期儲存(50μΜ)。
[0054]9.在所得溶液中加入 17S(5’-ACTCACTATAGGAAGAGATGTC-3’，50μΜ)，形成8-17DNA酶。
[0055]如圖6所示，本發(fā)明實施例提供了一種生物物質(zhì)探測系統(tǒng)，改系統(tǒng)包括:生物物質(zhì)傳感器，電壓源606、607和電流表608。
[0056]生物物質(zhì)探測器包括:絕緣層601，二維薄膜材料602，金屬電極層603，特異性吸附層604，介質(zhì)層605及基底609。
[0057]源電極層6031連接電壓源606的負極并接地，電壓源606的正極通過電流表608連接漏電極層6032。頂柵電極層6033連接另一個電壓源607的正極;所述兩個電壓源606、607的負極連接在一起；
[0058]探測過程中，二維材料薄膜層603和特異性吸附層604為本發(fā)明的生物物質(zhì)傳感器的核心部分。在此實施例中，特異性吸附層604對正二價鉛離子的吸附能力使得二維材料薄膜層表面被正二價鉛離子覆蓋。鉛離子的正電荷給二維材料薄膜層引入電子摻雜，從而影響二維材料薄膜層603的場效應輸運性質(zhì)，改變所述二維材料薄膜層的場效應曲線。通過電壓源606給出一個恒定的源漏偏置電壓，并利用電壓源607加入掃描的頂柵電壓，從電流表608即可讀出場效應曲線。通過對比加入某特定溶液前后的二維材料薄膜層的場效應曲線是否改變，可判定該溶液中存在鉛離子。
[0059]本發(fā)明的生物物質(zhì)傳感器不同于傳統(tǒng)的傳感器。首先，本發(fā)明的傳感器以二維材料薄膜層作為傳感材料，在小型化上有很大的優(yōu)勢;其次，特異性吸附層能夠?qū)μ囟ǖ纳镂镔|(zhì)做出選擇，因此在特異性探測上相比較傳統(tǒng)傳感器會更加精確;另外，二維材料的場效應輸運性質(zhì)對于其表面的摻雜效應極其敏感，這將使得本發(fā)明的生物物質(zhì)探測器應用于高靈敏探測性能的領域成為可能。
[0060]生物物質(zhì)傳感器的詳細結(jié)構(gòu)與圖1至圖3中描述的相同，請參見圖1至圖3及上述對應的描述，不再贅述。
[0061]本領域內(nèi)的技術(shù)人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。
[0062]本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
[0063]這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
[0064]這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
[0065]本發(fā)明具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種基于層狀材料的生物物質(zhì)傳感器，其特征是包括:絕緣層(2)、金屬電極層(3)、二維材料薄膜層(4)、特異性吸附層(5)及介質(zhì)層(6);絕緣層(2)上為二維材料薄膜層(4)，特異性吸附層(5)位于二維材料薄膜層的上表面，吸附特異性的物質(zhì)，改變二維材料薄膜層的表面摻雜狀態(tài);金屬電極層，包括源電極層(31)，漏電極層(32)及頂柵電極層(33);源電極層(31)和漏電極層覆蓋在二維材料薄膜層的兩端上，頂柵電極層位于二維材料薄膜層和特異性吸附層的旁邊并與漏電極層保持一定距離，源電極層和漏電極層的表面覆蓋有絕緣層進行保護;介質(zhì)層覆蓋在二維材料薄膜層，特異性附著層(5)和金屬電極層表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是所述的生物物質(zhì)傳感器還包括:基底，設置在所述絕緣層下面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是所述的二維材料薄膜層為石墨烯薄膜晶體、過渡金屬硫族化合物，其厚度為0.3-5納米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是所述的絕緣層為二氧化硅層、PMMA層或鍺片，其厚度為300 ±50納米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是所述特異性選擇層為所述特異性選擇層為包括DNA寡鏈適配體，其厚度為1-5納米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是所述源電極層由5nm厚的鈦、50nm厚的金及I Onm厚的二氧化娃組成;所述漏電極層由5nm厚的鈦、50nm厚的金及1nm厚的二氧化娃組成;所述頂柵電極層由5nm厚的鈦及50nm厚的金組成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是所述介質(zhì)層由氣體電介質(zhì)，液體電介質(zhì)或者固體電介質(zhì)組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是采用了對于生物物質(zhì)有吸附能力的特異性吸附層;所探測的生物物質(zhì)為重金屬離子，蛋白質(zhì)，氨基酸，核苷酸。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物物質(zhì)傳感器，其特征是采用對于正二價鉛離子有特異性吸附能力的8-17DNA酶作為特異性吸附層，并在其末端加上芘環(huán)，利用芘環(huán)和石墨烯薄膜材料的相互作用，將特異性吸附層附著在石墨烯薄膜材料的表面;8-17DNA酶由兩條鏈組成，分別為17E和17S;采用的8-17DNA酶中將原始17S中被分解的核苷酸腺嘌呤A換成了不可分解的脫氧核苷酸腺嘌呤A;所探測的生物物質(zhì)為正二價的鉛離子。10.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的生物物質(zhì)探測系統(tǒng)，其特征是所述探測系統(tǒng)包括:生物物質(zhì)傳感器、電壓源及電流表，其中，所述的傳感器即為基于層狀材料的生物物質(zhì)傳感器;所述源電極層連接所述電壓源的負極并接地，所述電壓源的正極通過電流表連接所述漏電極層;所述頂柵電極層連接所述另一個電壓源的正極;所述兩個電壓源的負極連接在一起； 探測過程中，所述的特異性選擇層吸附目標物質(zhì)并使其沉積到所述二維薄膜材料表面。所探測的目標物質(zhì)所帶電荷會使得所述二維薄膜材料的摻雜情況發(fā)生改變，從而改變所述二維薄膜材料的場效應輸運性質(zhì)，利用所述電壓源和電流表，通過所述二維薄膜材料上的源電極層、漏電極層及頂柵電極層進行場效應變化的測量。
【專利摘要】一種基于層狀材料的生物物質(zhì)傳感器，包括：絕緣層(2)、金屬電極層(3)、二維材料薄膜層(4)、特異性吸附層(5)及介質(zhì)層(6)；絕緣層(2)上為二維材料薄膜層(4)，特異性吸附層(5)位于二維材料薄膜層的上表面，吸附特異性的物質(zhì)，改變二維材料薄膜層的表面摻雜狀態(tài)；金屬電極層，包括源電極層(31)，漏電極層(32)及頂柵電極層(33)；源電極層(31)和漏電極層覆蓋在二維材料薄膜層的兩端上，頂柵電極層位于二維材料薄膜層和特異性吸附層的旁邊并與漏電極層保持一定距離，源電極層和漏電極層的表面覆蓋有絕緣層進行保護；介質(zhì)層覆蓋在二維材料薄膜層，特異性附著層(5)和金屬電極層表面。
【IPC分類】G01N27/60
【公開號】CN105675700
【申請?zhí)枴緾N201610018192
【發(fā)明人】繆峰, 崔昕怡, 王晨宇, 曹毅, 李英
【申請人】南京大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月12日