基于還原氧化石墨烯的場(chǎng)效應(yīng)生物傳感器的構(gòu)建與應(yīng)用.pdf

1、電學(xué)生物傳感器處在生命科學(xué)、電子科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)的交叉領(lǐng)域具有重要的研究意義。而場(chǎng)效應(yīng)生物傳感器作為一類(lèi)電學(xué)生物傳感器，其不僅能直接將生物信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢宰x取的電信號(hào)，而且可以依托集成電路和信號(hào)處理及新材料的發(fā)展實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)單、體積小、集成度高、靈敏高、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的生物檢測(cè)器件。石墨烯，由單層碳原子緊密堆積的二維平面材料，具有比表面積大、載流子遷移率高、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，是理想的電學(xué)傳感材料。目前，基于石墨烯的制備主要有物理和化學(xué)等方法，

2、而采用石墨氧化還原法不僅能進(jìn)行導(dǎo)電性能的調(diào)控而且其表面引入的含氧官能團(tuán)和缺陷也增加了它的生物活性，使其在生物傳感器的應(yīng)用中展現(xiàn)了極大的吸引力和研究?jī)r(jià)值。
　　本文旨在利用化學(xué)還原法制備的還原氧化石墨烯構(gòu)建液態(tài)門(mén)控場(chǎng)效應(yīng)器件，利用氧化石墨烯的容易制備和導(dǎo)電性調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，研究還原氧化石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的電學(xué)特性和生物傳感機(jī)制。具體內(nèi)容為:
　　(1)利用實(shí)驗(yàn)室制備的氧化石墨烯溶液自組裝成氧化石墨烯薄膜，并將其轉(zhuǎn)移到電極上通過(guò)化學(xué)和

3、熱還原法處理得到還原氧化石墨烯薄膜，從拉曼和電學(xué)等方面分析了氧化石墨烯薄膜還原前后表面結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性的改變程度，通過(guò)抗壞血酸和加熱還原處理得到了具有不同導(dǎo)電性能的還原氧化石墨烯薄膜，其導(dǎo)電性能最高增大約106倍。
　　(2)利用還原氧化石墨烯薄膜作為傳感溝道構(gòu)建液態(tài)門(mén)控場(chǎng)效應(yīng)器件，在實(shí)驗(yàn)中觀察到在溶液環(huán)境中不同還原程度的還原氧化石墨烯薄膜器件的電流-電壓曲線非線性特征，提高氧化石墨烯薄膜的還原程度以減少其表面大量的含氧官能團(tuán)，能有效

4、改善界面的歐姆接觸勢(shì)，保持器件在溶液環(huán)境中的穩(wěn)定性。
　　(3)還原氧化石墨烯薄膜表面進(jìn)行刀豆蛋白分子的特異修飾，測(cè)試了器件在組裝過(guò)程中的電導(dǎo)特性的變化，分析了器件對(duì)胰蛋白酶抑制劑的檢測(cè)能力及檢測(cè)機(jī)理，驗(yàn)證了刀豆蛋白對(duì)胰蛋白酶抑制劑的特異識(shí)別作用。
　　(4)利用場(chǎng)效應(yīng)器件進(jìn)行結(jié)腸癌細(xì)胞的活性檢測(cè)，研究了細(xì)胞的存在對(duì)器件導(dǎo)電性的影響和器件對(duì)細(xì)胞活性的檢測(cè)機(jī)制，得出了結(jié)腸癌細(xì)胞對(duì)器件導(dǎo)電性的改變很大程度上源于細(xì)胞表面積的改變。