场效应晶体管生物传感器及其制备方法、检测方法

技术特征：
1.一种用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器，其特征在于，包括：基底层，沟道层，第一电极，第二电极，第三电极，混合探针层，连接质，所述第三电极包括沟道层与栅介质层，所述混合探针层包括至少一种用于长链核酸检测的混合探针分子，每个所述混合探针分子包括多个不同种类的用于长链核酸检测的探针分子；所述沟道层设置在所述基底层的一侧上；所述第一电极设置在所述基底层的所述一侧上并且设置在所述沟道层的一部分上，所述第二电极设置在所述基底层的所述一侧上并且设置在所述沟道层的另一部分上，所述第一电极与所述第二电极位于所述沟道层的两侧；所述栅介质层设置在所述沟道层上；所述连接质为颗粒状，颗粒状的所述连接质可以为金纳米颗粒和/或具有化学反应活性的官能团，多个所述连接质设置在所述栅介质层上；所述混合探针层设置在所述多个所述连接质中的至少部分所述连接质上；以及一个所述探针分子固化到一个所述连接质上；所述每个混合探针分子设计特征为对应同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域；所述每个混合探针分子与目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点进行杂交反应，并且所述杂交反应包括所述每个混合探针分子的所述多个不同种类的所述探针分子与所述目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点包括的多个目标位点均进行杂交反应。2.如权利要求1所述的用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器，其特征在于，还包括：第一电极钝化层，第二电极钝化层，所述第一电极钝化层至少覆盖所述第一电极除去所述第一电极与所述基底层以及所述沟道层接触部分之外的表面，所述第二电极钝化层至少覆盖所述第二电极除去所述第二电极与所述基底层以及所述沟道层接触部分之外的表面，以阻止所述第一电极、第二电极与外界发生反应，影响所述第一电极、第二电极的使用寿命。3.如权利要求1所述的用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器，其特征在于，所述一个混合目标位点包括的多个目标位点分布于所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域。4.如权利要求1所述的用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器，其特征在于，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域；或者，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第三个探针分子，所述第三个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的中间区域。5.一种用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器的制备方法，其特征在于，包括：设置基底层；
在所述基底层的一侧上设置沟道层；设置第一电极，所述第一电极设置于所述基底层的所述一侧上并且设置于所述沟道层的一部分上；设置第二电极，所述第二电极设置于所述基底层的所述一侧上并且设置于所述沟道层的另一部分上，所述第一电极与所述第二电极位于所述沟道层的两侧；在所述沟道层上设置栅介质层；在所述栅介质层上设置多个连接质；所述连接质为颗粒状，颗粒状的所述连接质可以为金纳米颗粒和/或具有化学反应活性的官能团；在所述多个连接质中的至少部分所述连接质上修饰混合探针层；所述混合探针层包括至少一种用于长链核酸检测的混合探针分子，每个所述混合探针分子包括多个不同种类的用于长链核酸检测的探针分子；以及一个所述探针分子固化到一个所述连接质上；所述每个混合探针分子设计特征为对应同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域；所述每个混合探针分子与目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点进行杂交反应，并且所述杂交反应包括所述每个混合探针分子的所述多个不同种类的所述探针分子与所述目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点包括的多个目标位点均进行杂交反应。6.如权利要求5所述的用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器的制备方法，其特征在于，还包括：分别对所述第一电极、第二电极设置第一电极钝化层、第二电极钝化层，所述第一电极钝化层至少覆盖所述第一电极除去所述第一电极与所述基底层以及所述沟道层接触部分之外的表面，所述第二电极钝化层至少覆盖所述第二电极除去所述第二电极与所述基底层以及所述沟道层接触部分之外的表面，以阻止所述第一电极、第二电极与外界发生反应，影响所述第一电极、第二电极的使用寿命。7.如权利要求5所述的用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器的制备方法，其特征在于，所述在所述多个连接质中的至少部分所述连接质上修饰混合探针层包括：将多种不同种类的探针分子溶液分别加入活化剂，在第一温度中进行完全活化，将所述多种探针分子溶液充分混合；将所述充分混合的溶液滴加在所述场效应晶体管生物传感器主体的沟道区域，覆盖所述沟道区域，使其在第一温度中反应第一时间；将经过第一时间反应后的所述场效应晶体管生物传感器取出，用试剂冲洗掉未连接的所述探针分子，再使其干燥；再滴加封闭剂，覆盖沟道，在第一温度中孵育第二时间，封闭多余的点位，取出所述场效应晶体管生物传感器清洗，再使其干燥待用。8.如权利要求5所述的用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器的制备方法，其特征在于，所述一个混合目标位点包括的多个目标位点分布于所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域；优选地，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包
括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域；或者，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第三个探针分子，所述第三个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的中间区域。9.一种用于长链核酸检测的场效应晶体管生物传感器的检测方法，其特征在于，包括：将待测目标溶液滴加在所述场效应晶体管生物传感器的沟道区域，覆盖所述沟道区域；所述场效应晶体管生物传感器包括混合探针层，所述混合探针层包括至少一种用于长链核酸检测的混合探针分子，每个所述混合探针分子包括多个不同种类的用于长链核酸检测的探针分子；将所述混合探针分子与所述目标溶液中的目标分子的长链核酸进行杂交反应，所述每个混合探针分子设计特征为对应同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域；所述每个混合探针分子与目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点进行杂交反应，并且所述杂交反应包括所述每个混合探针分子的所述多个不同种类的所述探针分子与所述目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点包括的多个目标位点均进行杂交反应；以及测试所述混合探针分子与目标分子杂交后的所述场效应晶体管生物传感器所产生的电学信号，来实现对所述目标分子的检测；优选地，还包括：检测杂交反应完成后，取出反应后的所述场效应晶体管生物传感器；清洗所述场效应晶体管生物传感器；使所述场效应晶体管生物传感器干燥待循环测试；优选地，所述一个混合目标位点包括的多个目标位点分布于所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域；优选地，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域；或者，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第三个探针分子，所述第三个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的中间区域；优选地，所述测试所述混合探针分子与目标分子杂交后的所述场效应晶体管生物传感器所产生的电学信号，来实现对所述目标分子的检测包括：采用静态测试的方式，测试所述混合探针分子与目标分子杂交后的所述场效应晶体管生物传感器的转移特性曲线图，所述转移特性曲线图的纵坐标为所述场效应晶体管生物传
感器的漏极电流，所述转移特性曲线图的横坐标为所述场效应晶体管生物传感器的栅极电压；或者，采用动态测试的方式，测试所述混合探针分子与目标分子杂交后的所述场效应晶体管生物传感器的电流时间特性曲线图，所述电流时间特性曲线图的纵坐标为所述场效应晶体管生物传感器的漏极电流，所述电流时间特性曲线图的横坐标为时间。10.一种用于长链核酸检测的生物传感器的修饰方法，其特征在于，包括：将多种不同种类的探针分子溶液分别加入活化剂，在第一温度中进行完全活化，将所述多种探针分子溶液充分混合；将所述充分混合的溶液滴加在所述生物传感器主体的沟道区域，覆盖所述沟道区域，使其在第一温度中反应第一时间；将经过第一时间反应后的所述生物传感器取出，用试剂冲洗掉未连接的所述探针分子，再使其干燥；再滴加封闭剂，覆盖沟道，在第一温度中孵育第二时间，封闭多余的点位，取出所述生物传感器清洗，再使其干燥待用；所述待用的生物传感器包括混合探针层，所述混合探针层包括至少一种用于长链核酸检测的混合探针分子，每个所述混合探针分子包括多个不同种类的用于长链核酸检测的探针分子；所述每个混合探针分子设计特征为对应同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域；所述每个混合探针分子与目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点进行杂交反应，并且所述杂交反应包括所述每个混合探针分子的所述多个不同种类的所述探针分子与所述目标溶液中的所述同一个目标分子的长链核酸上的相应的一个混合目标位点包括的多个目标位点均进行杂交反应；优选地，所述一个混合目标位点包括的多个目标位点分布于所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域、末端区域或首端区域、末端区域和中间区域；优选地，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域；或者，所述每个混合探针分子至少包括第一个探针分子，所述第一个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的首端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第二个探针分子，所述第二个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的末端区域，所述每个混合探针分子还至少包括第三个探针分子，所述第三个探针分子设计特征为对应所述同一个目标分子的长链核酸的中间区域。

技术总结
本公开提供一种场效应晶体管生物传感器，其包括：基底层，沟道层，第一电极，第二电极，第三电极，混合探针层，连接质，第三电极包括沟道层与栅介质层，混合探针层包括至少一种混合探针分子，每个混合探针分子包括多个不同种类的探针分子；每个混合探针分子与目标溶液中的一个目标分子进行杂交反应，并且杂交反应包括混合探针分子的多个不同种类的探针分子与一个目标分子均进行杂交反应。目标分子均进行杂交反应。目标分子均进行杂交反应。


技术研发人员：肖梦梦 张志勇 梁玉琪
受保护的技术使用者：北京大学 北京华碳元芯电子科技有限责任公司
技术研发日：2022.04.15
技术公布日：2022/11/22