1、带有新型液态门控制的 高度敏感 硅纳米 丝 生物传感器 对于 特定的单链 DNA 分子的检测 1 中文 6900 字 出处： Adam T, Hashim U. Highly sensitive silicon nanowire biosensor with novel liquid gate control for detection of specific single-stranded DNA moleculesJ. Biosensors and Bioelectronics, 2015, 67: 656-661. 带有新型液态门控 高度敏感的硅纳米 丝 生物传感器 对于 特定的单链 D
2、NA 分子的检测 TijjaniAdam , U.Hashim 纳米电子工程学院 ， 马来西亚玻璃大学 ， 01000 加央 ， 玻璃市 ， 马来西亚 摘要： 这项研究证明了 液态门控硅纳米线生物传感器在检查特定单链 DNA 分子方面的发展。 此传感器借助传统光刻法与电感耦合等离子体干蚀刻过程制作而成。在把 DNA 应用到这项设备之前，通过连续稀释使 ph2 降到 ph14，证明了此传感器对于 ph 值的线性反应。之后， 传感器表面 被 硅烷化 并被（ 3-氨丙基） 三乙氧基硅烷 直接氨化，从而形成一个分子绑定的生化功能体。 所形成的 硅 -氧 -硅 组件由于带有受体单链 DNA 分子从而具有
3、功能。受体单链 DNA 分子与目标单链 DNA 分子互相作用 会 在硅纳米线上创建 一段区域并增加电流。传感器显示了在线性范围的目标单链 DNA 分子浓度 100pm 到 25nm 之间，它对目标单链 DNA 分子的选择性。 凭借其优良的检测能力，这种传感器平台保障了特定的生物标记和其它目标蛋白质的检测工作。 关键词：纳米丝生物传感器， 氨丙基 三乙氧基硅烷 ，目标单链 DNA， DNA，光刻法， 液体门 控 1. 介绍 在互补金属氧化物半导体（ CMOSs）中，场效应管响应由氧化层，即栅极决定。相似地，纳米丝场效应管生物传感器通常配备一个有相同目的的由受体分子组成的功能性生物接触面。此生物接
4、触面在检测目的生物分子时起到关键作用。工作原理如下：当目的分子与受体靠近接触时，这两种分子间产生不可忽视的局部充电。这将调解功能层表面的充电体质 ，影响纳米丝上的静电荷分布。这将影响纳米丝的电导，因此，当在合适的两个末段施加电压时，可以检测到电流的波动。电流反应的量值取决于液体中目标分子的浓度。这种工作原理称为 液体 门控。 详细地说，一个传统的场效应管有一个源极和一个漏极。上面说到的固态门通过产生电场控制着源极和漏极间的电流。半导体硅纳米丝生物传感器的工作原理和前者几乎一致，只是两种传递的材料间的是一条纳米丝而非固态门。纳米丝中高浓带有新型液态门控制的 高度敏感 硅纳米 丝 生物传感器 对于
5、 特定的单链 DNA 分子的检测 2 度的原子分布在其表面 （也就是说，它有高表面积体积比），所以环境因素严重影响从源极流向漏极的电流。尤其，一维的硅纳米丝的电子特性对周围化学物质敏感。例如，如果吸收到的阳离子数量超过阴离子，表面将得到正电荷充电。这将造成表面 上 一团相反电荷的离子 从表面 移向溶液。 材料上的局部充电越高，表面将吸收到更多离子， 也就会聚集更大的一团相反离子。而更高浓度的电解质溶液也将增多相反离子。 在现在工作中，我们汇报了带有液态门控的硅纳米丝传感器在液态环境中的适用性。为了使这项设备与 DNA 捕获探针搭配使用，感受部分被 硅烷化 并被（ 3-氨丙基） 三乙氧基硅烷 直
6、接氨化 ，产生一个所谓的“分子小地毯”绑扎化学物。特别的，由硅烷化形成的硅 -氧 -硅 -组件借助氨丙基 三乙氧基硅烷 被生物功能化。受体单链DNA 和目标单链 DNA 互相作用在硅纳米丝上创造一段区域，增加测到的电流值。通过其卓越的检测能力，这种传感器平台对于特定生物标记和其它目 标蛋白的检测有着很大前景。 2.材料和方法 2.1 材料 一个五英尺 p 型绝缘硅晶体片和一个双触头的 铬掩模 （金属丝和衬垫）被用于设备制造。用到的化学试剂有（ 3-氨丙基） 三乙氧基硅烷 ， 戊二醛 ， 乙醇胺 和 缓冲磷酸盐（ PH 7.4） 。这些试剂来自于西格玛奥德里奇（马来西亚）私人有限公司 且使用时没有经过进一步纯化。这其中用到的最重要的试剂就是（ 3-氨丙基） 三乙氧基硅烷 。它的化学式是 ,分子质量是 221.37 克 /摩尔。（ 3-氨丙基） 三乙氧基硅烷 在室温 25 摄氏度下是密度为 0.946 克 /毫升的澄清溶液。在使用前密封并储存在干燥通风良好的环境。 吉时利 半导体参数分析仪被用于分析，缓冲氧化 蚀刻剂 被用
