一種石墨烯dna傳感器的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯DNA傳感器的制備方法，該方法包括下述步驟：1）生長石墨烯；2）在步驟1）中得到的石墨烯的表面連上金納米粒子；3）將得到的表面連有金納米粒子的石墨烯，制備成石墨烯晶體管器件。4)通過石墨烯表面的金納米粒子，連接DNA，實(shí)現(xiàn)石墨烯DNA傳感器的制備。
【專利說明】—種石墨烯DNA傳感器的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種石墨烯DNA傳感器的制備方法，屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的方法學(xué)研究。
【背景技術(shù)】
[0002]目前存在的石墨烯傳感器，多是以石墨烯氧化物為基礎(chǔ)，利用石墨烯氧化物能淬滅熒光的特性，來檢測(cè)末端標(biāo)記熒光的DNA序列，這種方法能夠檢測(cè)的樣本非常有限，而且需要熒光標(biāo)記，在檢測(cè)的靈敏度、特異性等方面仍存在一定的局限性。Li等2009年在Science上報(bào)道使用化學(xué)氣相沉積法，在制備大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜方面取得的重大突破(Li, X.S., Cai, ff.ff., An, J.H., Kim, S., Nah, J., Yang, D.X., Piner, R., Velamakanni, A.,Jung, 1.，Tutucj E.，Baner jee，S.K.，Colombo, L，Ruoffj R.S.，Large-Area Synthesis ofHigh-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils，Science，2009，324:1312-1314.)，這為大規(guī)模地應(yīng)用石墨烯制備DNA傳感器提供了機(jī)遇，為充分利用石墨烯的良好的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，有必要進(jìn)一步發(fā)展以單層石墨烯為基礎(chǔ)更為優(yōu)良的DNA傳感器。
[0003]單層石墨烯每個(gè)原子都在表面上，具有亞納米/單原子層的厚度，對(duì)外界分子的光響應(yīng)與電響應(yīng)極其靈敏，具有化學(xué)穩(wěn)定性，因此可以作為一種理想的導(dǎo)電材料，同時(shí)石墨烯的平面二維結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的平板加工技術(shù)兼容，在DNA傳感器方面具有巨大的潛在應(yīng)用(Siwy Z.S., Davenport M.Nanopores: Graphene opens up to DNA.Nat.Nanotechnol.2010, 5:697-698.) (Pei H., Li J., Lv M., Wang J., Gao J., Lu J., LiY., Huang Q., Hu J., Fan C., A graphene-based sensor array for high-precision andadaptive target identification with ensemble aptamers, Journal of the AmericanChemical Society, 2012，134 (33): 13843-13849.)。我們充分利用石墨烯良好的導(dǎo)電性以及能大面積生長的現(xiàn)狀，制備出石墨烯DNA傳感器(圖1):巰基修飾的DNA通過化學(xué)反應(yīng)固定在表面具有金納米粒子的石墨烯上，降低其電阻，提高石墨烯的導(dǎo)電性，在石墨烯表面通過微納加工工藝制備具有電極的器件，以石墨烯作為導(dǎo)電材料，構(gòu)成電極-DNA-電極的傳感器模式構(gòu)建DNA傳感器，從而實(shí)現(xiàn)高靈敏、無標(biāo)記的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯DNA傳感器及其制備方法。
[0005]—種石墨稀DNA傳感器，包括兩端具有電極的石墨稀晶體管器件，在石墨稀晶體管器件的石墨烯表面上通過金納米粒子連接DNA。
[0006]上述石墨烯DNA傳感器的制備方法是:首先制備兩端具有電極的石墨烯晶體管器件，然后在石墨烯晶體管器件的石墨烯表面上通過金納米粒子連接DNA，從而構(gòu)成石墨烯DNA傳感器。
[0007]具體包括下述步驟:
[0008]I)在銅箔上使用化學(xué)氣相沉積的方法生長大面積連續(xù)的單層石墨烯；
[0009]2)把銅箔上生長的石墨烯浸泡在金納米粒子溶液中；[0010]3)將步驟2)得到的表面修飾有金納米粒子的石墨烯，制備石墨烯晶體管器件；
[0011]4)在3)中加入末端有巰基修飾的DNA樣本，在37°C下雜交60min后，超純水沖洗。
[0012]其中，步驟3)中石墨烯利用柔性的聚甲基丙烯酸甲酯高分子膜做載體，從銅箔轉(zhuǎn)移到含有300nm熱氧化層二氧化硅的高摻雜的硅片上，所述石墨烯器件包括柵極、源極、漏極和導(dǎo)電溝道，所述導(dǎo)電溝道為表面修飾有金納米粒子的石墨烯，單個(gè)石墨烯晶體管器件組成石墨烯晶體管器件陣列。
[0013]本發(fā)明提供的一種石墨烯DNA傳感器的制備方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、本發(fā)明僅僅是將DNA連接在石墨烯的表面的金納米粒子上，即可進(jìn)行DNA的檢測(cè)，是一種無標(biāo)記檢測(cè)方法。
[0015]2、本發(fā)明充分利用制備的石墨烯傳感器的良好的導(dǎo)電性，能對(duì)樣本進(jìn)行高靈敏性的檢測(cè)，具有很好的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1石墨稀DNA傳感器不意圖。S為源極，D為漏極，I為石墨稀表面,2為金納米粒子,3為DNA。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0018]本發(fā)明的石墨烯DNA傳感器如圖1，S為源極，D為漏極，石墨烯晶體管器件上石墨烯表面I上通過金納米粒子2連接DNA3,從而構(gòu)成石墨烯DNA傳感器。
[0019]具體制備步驟是:
[0020]1)在銅箔上使用化學(xué)氣相沉積的方法生長大面積連續(xù)的單層石墨烯；在CVD(Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)中放入銅箔，通入氫氣和甲燒，在1050 °C下反應(yīng)后，氫氣進(jìn)行冷卻保存。
[0021]2)把銅箔上生長的石墨烯浸泡在金納米粒子溶液中；在CVD中的銅箔上生長石墨烯后，把該銅箔浸泡在IOnm大小的金納米粒子中過夜，然后用水沖洗后取出。
[0022]3)制備器件:a)利用柔性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子膜做擔(dān)載，在所述已生長石墨烯的銅箔上旋涂PMMA薄膜，180°C烘2min，然后將樣品置于飽和硝酸鐵溶液中，將銅箔腐蝕掉，石墨烯包埋在PMMA薄膜中被分離出來。PMMA薄膜攜帶著石墨烯薄膜可以附著硅基底上，然后用丙酮除去PMMA薄膜即可。
[0023]b)在石墨烯上旋涂光刻膠，記為光刻膠1，對(duì)光刻膠I進(jìn)行曝光得到標(biāo)記圖案，在標(biāo)記圖案處依次蒸鍍厚度為1-1OOnm (如80nm) Cr層、20-1000nm (如200nm)Au層，除去光刻膠1，在石墨烯曝光位置處留下了蒸鍍的金屬標(biāo)記，所述金屬標(biāo)記用于下兩步光刻的位置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；其中，所述石墨稀附著于表面具有二氧化娃層的娃基底上；
[0024]c)在步驟b得到的有金屬標(biāo)記的石墨烯上旋涂光刻膠2，通過步驟b的標(biāo)記定位，曝光，留下條帶狀的光刻膠將部分石墨烯保護(hù)起來，其它部分通過曝光顯影將石墨烯曝露出來，用氧等離子體刻蝕掉其它部分曝露的石墨烯，保護(hù)在條帶狀光刻膠下面的石墨烯不被刻蝕得以保留，除去光刻膠2，得到條帶狀石墨烯，將所述條帶狀石墨烯在氫氣和氬氣氣氛下于400-45(TC退火，清潔石墨烯條帶的表面；
[0025]d)在步驟c得到的有石墨烯條帶的娃片上旋涂光刻膠3,通過步驟b的標(biāo)記定位在石墨烯條帶上曝光源極和漏極電極圖案，所述源極和漏極之間的間距為4-7 μ m，在所述電極圖案上依次蒸鍍厚度為l_100nm(如80nm)的Cr層、厚度為20_1000nm(如600nm)的Au層作為器件的源極和漏極，除去光刻膠3，得到所述石墨烯晶體管器件。
[0026]4)在3)中制備的石墨烯晶體管器件上，加入末端有巰基修飾的濃度為ΙΟμΜ的DNA序列HS-ATAGCGAGCAGATTAAG(SEQ ID N0.1)，在37°C下過夜浸泡后，超純水沖洗，探針臺(tái)檢測(cè)，獲得清晰的檢測(cè)信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯DNA傳感器，包括兩端具有電極的石墨烯晶體管器件，其特征在于，在石墨烯晶體管器件的石墨烯表面上通過金納米粒子連接DNA。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述石墨烯DNA傳感器的方法，其特征在于:首先在石墨烯晶體管器件的石墨烯表面上通過金納米粒子連接DNA，然后制備兩端具有電極的石墨烯晶體管器件，從而構(gòu)成石墨烯DNA傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯DNA傳感器的制備方法，其特征在于包括下述步驟: 1)在銅箔上使用化學(xué)氣相沉積的方法生長大面積連續(xù)的單層石墨烯； 2)把銅箔上生長的石墨烯浸泡在金納米粒子溶液中； 3)將步驟2)得到的表面修飾有金納米粒子的石墨烯，制備石墨烯晶體管器件； 4)在3)中加入末端有巰基修飾的DNA樣本，在37°C下雜交60 min后，超純水沖洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于:步驟3)中石墨烯利用柔性的聚甲基丙烯酸甲酯高分子膜做載體，從銅箔轉(zhuǎn)移到含有300nm熱氧化層二氧化硅的高摻雜的硅片上，構(gòu)建石墨烯晶體管器件。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK103630574SQ201310567407
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】高力, 李琴, 周陽, 嚴(yán)麗榮, 陳克平, 張春霞, 陳亮, 連超群 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)