一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器，属于晶体管传感器技术领域，包括基底，玻璃基底层上设有源电极、漏电极和金栅电极，源电极、漏电极之间的沟道上设有单层石墨烯，金栅电极上修饰有自组装的功能因子。本实用新型专利技术从实际需求和应用的角度出发，具有高选择性、高灵敏度、高稳定性、操作简单、经济便携的优点。在溶液栅控石墨烯晶体管的金栅电极上修饰可以与Pb

【技术实现步骤摘要】
一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器


[0001]本技术属于晶体管传感器
，具体涉及一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器。

技术介绍

[0002]铅离子是一种蓄积性很强的有毒重金属，其在人体内的微量暴露即可引起人体内潜在的生殖毒性、神经毒性和基因毒性。铅离子在人体富集后会诱发关节炎、肝肾损伤，甚至癌症。目前，已经开发了大量的分析方法来检测食品中微量的Pb
2+
，如原子吸收光谱分析(AAS)、电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法(AFS)，电化学检测法等。
[0003]石墨烯由于其高导电性、高透明度和极高载流子迁移率等独特的物理性质，被认为是一种很有前途的电化学生物传感器材料。近年来，石墨烯晶体管，尤其是电解质溶液栅控石墨烯晶体管(SGGT)作为一种最先进的电化学生物传感平台，可以实现信号识别和信号放大的双重作用。此外，由于其灵敏度极高、快速、简单、易于功能化、成本低、携带方便等特性，恰好可以弥补传统分析方法的局限性。然而，仅仅依靠电化学传感器本身，很难实现检测要求的灵敏度和选择性。因此，专利技术一种灵敏度高，选择性好的铅检测技术是很有必要的。

技术实现思路

[0004]本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器。
[0005]本技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006]本技术提供一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器，包括玻璃基底层，所述玻璃基底层上设有源电极、漏电极和金栅电极，所述源电极、漏电极之间设有石墨烯沟道，用于连接源电极和漏电极，所述金栅电极的表面组装有DNAzyme，用于特异性识别和捕捉Pb
2+
。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述源电极、漏电极和金栅电极与玻璃基底层之间均设有铬钯合金层和金膜层。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述铬钯合金层的厚度为10nm，所述金膜层的厚度为100nm。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述源电极、漏电极和金栅电极位于同侧的一端表面均涂覆有银浆层。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述源电极、漏电极和金栅电极的中间段设有硅酮桥。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述石墨烯沟道的尺寸为0.2
×
3mm。
[0012]该传感器是由单个单层石墨烯沟道和金栅电极构成，金栅电极上设有DNAzyme，用于特异性识别和捕捉Pb
2+
。SGGT的基本原理就是用栅压来调控沟道电流，因此功能因子识别
并结合靶标分子后会导致沟道电流变化，确定电流变化与浓度之间的对应关系，从而达到快速检测的目的。
[0013]因此，本技术的有益效果在于：本技术将DNAzyme修饰在金栅电极表面形成一种新型的DNAzyme自组装金栅电极复合层，利用DNAzyme对Pb
2+
的特异性结合和石墨烯场效应晶体管固有的信号放大作用实现对Pb
2+
的高灵敏检测。其制备简单，成本低、便于携带，为Pb
2+
检测提供了一种新的平台。
附图说明
[0014]图1为本技术中的基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器的平面示意图；
[0015]图2为本技术中的基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器的切面示意图；
[0016]图3是本技术中的基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器具体制作步骤的示意图；
[0017]图4是实施例1中传感器在Tris
‑
HCl溶液中对Pb
2+
浓度增加的通道电流响应图；
[0018]图5是实施例1中传感器的有效栅极电压变化量(ΔV
Geff
)与Pb
2+
浓度对数之间的关系图。
[0019]图示：1、玻璃基底层；2、金栅电极；3、源电极；4、漏电极；5、石墨烯沟道；6、DNAzyme；7、铬钯合金层。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0021]实施例1
[0022]如图1
‑
3所示，本实施例中的一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器，包括玻璃基底层1，所述玻璃基底层1上设有源电极3、漏电极4和金栅电极2，所述源电极3、漏电极4之间设有石墨烯沟道5，用于连接源电极3和漏电极4，所述石墨烯沟道5的尺寸为0.2
×
3mm，所述金栅电极的表面组装有DNAzyme 6，用于特异性识别和捕捉Pb
2+
。
[0023]所述源电极3、漏电极4和金栅电极2与玻璃基底层1之间均设有铬钯合金层7和金膜层，所述铬钯合金层7的厚度为10nm，所述金膜层的厚度为100nm。
[0024]所述源电极3、漏电极4和金栅电极2位于同侧的一端表面均涂覆有银浆层，所述源电极3、漏电极4和金栅电极2的中间段设有硅酮桥，以防止短路。
[0025]本实施例中的一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器，在检测Pb
2+
过程中，通过Labview软件控制的两个Keithley数字源表2400调节测试参数并在装有10mLTris
‑
HCl缓冲液(10mM，pH＝6.8，含50mM氯化钠和10mM氯化镁)的小烧杯中进行传感器转移特性曲线(IDS
‑
VG)和时间电流响应曲线(IDS
‑
T)的测试。转移特性曲线在固定源漏电压0.05V的条件下，以0.01V/s的速率扫描栅极电压0～0.8V进行测量。在固定源漏电压0.05V和恒定栅极电压0.7V的条件下，依次向Tris
‑
HCl缓冲液中加入不同浓度的Pb2+溶液，
记录不同浓度Pb2+对通道电流的实时响应。图4显示DNAzyme传感器在0.05V沟道电压和0.7V栅极电压下测量的不同Pb
2+
浓度的的时间
‑
电流响应曲线，可以观察到，实时通道电流随着Pb
2+
浓度的增加而降低。
[0026]铅与DNAzyme结合会导致金栅电极2附近电容变化，进而金栅电极2与电解质界面间的电压值会发生变化，从而改变电解质界面和沟道间的电压变化，这一电压变化的值，在这里被定义为等效金栅电极2电压变化量(ΔV
Geff
)。相对于I
DS
来说，由于不同器件的ΔV
Geff
的误差较小，所以将ΔV
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器，包括玻璃基底层(1)，所述玻璃基底层(1)上设有源电极(3)、漏电极(4)和金栅电极(2)，其特征在于，所述源电极(3)、漏电极(4)之间设有石墨烯沟道(5)，用于连接源电极(3)和漏电极(4)，所述金栅电极的表面组装有DNAzyme(6)，用于特异性识别和捕捉Pb
2+
。2.根据权利要求1所述的基于DNAzyme修饰电极检测铅的石墨烯晶体管传感器，其特征在于，所述源电极(3)、漏电极(4)和金栅电极(2)与玻璃基底层(1)之间均设有铬钯合金层(7)和金膜层。3.根据权利要求2所述的基于DNAzyme修饰电极检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿昊，赵思语，杨静，丁海杰，郑磊，汪璐，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：