本文關(guān)鍵詞：基于二維納米材料場效應(yīng)晶體管生物傳感器的研制與應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：臨床實驗室使用的檢測設(shè)備越來越集成化、自動化,并且智能化水平越來越高,但是仍然面臨著儀器操作復(fù)雜、試劑成本昂貴、分析時間長、靈敏度不夠高及不適合床旁化檢測等缺點。因此,發(fā)展一種簡單、廉價、快速、準(zhǔn)確的床旁化檢測平臺是十分必要的。生物傳感器,由于其操作簡單、廉價、檢測快速、靈敏度高、集成小巧等優(yōu)勢,已經(jīng)被廣泛運用于疾病的診斷及生命科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究。基于納米材料的場效應(yīng)晶體管(field effect transistor,FET)生物傳感器,在生物分子檢測方面具有靈敏度和特異性高、分析速度快、免標(biāo)記、操作簡單等特點,并且能夠與集成電路兼容,實現(xiàn)高通量的檢測�；诩{米材料的場效應(yīng)晶體管之所以有如此多的優(yōu)勢,主要得益于納米材料的獨特優(yōu)勢,如納米材料中的石墨烯具有高的電子遷移率,高體表比,低噪音,良好的生物相容性,穩(wěn)定性等。納米材料二硫化鉬除具備石墨烯的優(yōu)勢外,它的帶隙特征能夠提高傳感器的檢測性能,最重要的是其還具有催化特性。本文將納米材料石墨烯和二硫化鉬與場效應(yīng)晶體管結(jié)合構(gòu)建基于納米材料的生物傳感器并探討該生物傳感器在檢測生物分子方面的應(yīng)用。通過定向轉(zhuǎn)移法構(gòu)建單層石墨烯場效應(yīng)晶體管,該方法簡單、快速、廉價,實現(xiàn)了對DNA高靈敏高特異性的檢測。采用超聲剝離法制備二硫化鉬,并用滴涂法層層組裝還原氧化石墨烯和二硫化鉬(molybdenum disulfide,MoS2)構(gòu)建場效應(yīng)晶體管傳感器。利用二硫化鉬特異的催化特性檢測細(xì)胞中釋放的過氧化氫。具體內(nèi)容如下:第一章:定向轉(zhuǎn)移法制備石墨烯場效應(yīng)晶體管DNA生物傳感器按照標(biāo)準(zhǔn)的微加工工藝制備場效應(yīng)晶體管器件,通過化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition,CVD)制備單層石墨烯,將石墨烯剪很小的片段(1?1mm2),在溶液中直接定向轉(zhuǎn)移到已經(jīng)制備好的場效應(yīng)晶體管傳感陣列處即得到石墨烯場效應(yīng)晶體管,該方法實現(xiàn)了簡單、快速、廉價制備高質(zhì)量的石墨烯場效應(yīng)晶體管。將電中性的肽核酸(peptidenucleicacid,pna)通過1-芘丁酸-琥珀酰亞胺酯(1-pyrenebutanoicacidsuccinimidylester,pase)固定在石墨烯表面。通過檢測pna-dna雜交前后狄拉克點的變化可實現(xiàn)dna的檢測。研究結(jié)果顯示,該傳感器的檢測限低至10fmol/l,比本課題組之前報道的靈敏度更高。主要原因是在本工作中使用了單層的石墨烯。另外,該石墨烯場效應(yīng)晶體管生物傳感器還能夠區(qū)分互補(bǔ)dna、非互補(bǔ)dna和單堿基錯配的dna,表現(xiàn)出高的特異性。同時,結(jié)果表明該傳感器還能夠被重復(fù)使用。綜上所述,通過定向轉(zhuǎn)移法制備的石墨烯場效應(yīng)晶體管dna生物傳感器,不僅方法簡單、檢測快速、價格低廉,而且靈敏度和特異性也很高。該方法提供了一種制備石墨烯場效應(yīng)晶體管dna生物傳感器的新方法第二章:基于過渡金屬硫化物的石墨烯場效應(yīng)晶體生物傳感器檢測細(xì)胞釋放的過氧化氫分別采用肼化學(xué)還原氧化石墨烯(grapheneoxide,go)制備得到還原的氧化石墨烯(reducedgrapheneoxide,r-go)和超聲液相剝離方法制備二硫化鉬(mos2)納米片。將制備好的rgo滴涂在器件的傳感陣列表面,構(gòu)建rgo場效應(yīng)晶體管。然后將mos2采用同樣的方法滴涂在rgo表面上,構(gòu)建mos2-rgo場效應(yīng)晶體管。利用二硫化鉬納米片特異的催化特性可直接檢測從細(xì)胞中釋放的過氧化氫(hydrogenperoxide,h2o2)。該傳感器具有對過氧化氫的響應(yīng)速度特別快(1s)的優(yōu)點。同時,實驗結(jié)果顯示該傳感器的檢測限為100fmol/l,明顯低于其它檢測方法所得到的檢出限。除此以外,還發(fā)現(xiàn)該傳感器對過氧化氫的檢測也表現(xiàn)出了高的特異性。相信研制的新方法將為與過氧化氫相關(guān)的疾病檢測提供一種新的技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：生物傳感器 場效應(yīng)晶體管 石墨烯 二硫化鉬 DNA 過氧化氫 檢測
【學(xué)位授予單位】：湖北中醫(yī)藥大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN386;TP212
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-11
• 縮略詞表11-12
• 前言12-16
• 第一章 定向轉(zhuǎn)移法制備基于化學(xué)氣相沉積法石墨烯場效應(yīng)晶體管DNA生物傳感器16-33
• 1 引言16-19
• 2 實驗部分19-22
• 2.1 實驗儀器與試劑19-20
• 2.2 化學(xué)氣象沉積法生長石墨烯20
• 2.3 定向轉(zhuǎn)移法制備石墨烯場效應(yīng)晶體管20-21
• 2.4 石墨烯器件的功能化21-22
• 2.5 PNA-DNA雜交22
• 2.6 電學(xué)信號的檢測22
• 2.7 表征22
• 3 結(jié)果與討論22-32
• 3.1 器件結(jié)構(gòu)的表征22-23
• 3.2 石墨烯質(zhì)量的表征23-25
• 3.3 傳感器電學(xué)性能的表征25-27
• 3.4 檢測原理27-28
• 3.5 傳感器的選擇性28-29
• 3.6 傳感器的靈敏度29-31
• 3.7 傳感器的差異性31
• 3.8 傳感器的重復(fù)使用31-32
• 4 結(jié)論32-33
• 第二章 基于過渡金屬硫化物的石墨烯場效應(yīng)晶體檢測細(xì)胞釋放的過氧化氫33-44
• 1 引言33-34
• 2 實驗部分34-36
• 2.1 儀器與試劑34-35
• 2.2 二硫化鉬納米片的制備35
• 2.3 MoS2-RGO場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建35-36
• 2.4 電學(xué)檢測36
• 2.5 細(xì)胞培養(yǎng)36
• 2.6 表征儀器36
• 3 結(jié)果與討論36-42
• 3.1 材料表征36-39
• 3.2 器件性能表征39
• 3.3 檢測原理39
• 3.4 檢測靈敏度39-40
• 3.5 檢測特異性40-41
• 3.6 實時檢測從細(xì)胞中釋放的過氧化氫41-42
• 4 結(jié)論42-44
• 結(jié)語44-45
• 參考文獻(xiàn)45-57
• 附錄1 綜述 基于石墨烯場效應(yīng)晶體管生物傳感器在疾病診斷中的應(yīng)用57-70
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間的科研論文及學(xué)術(shù)交流獲獎情況70-71
• 致謝71

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