用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管FET生物传感器及其制备方法与流程

本发明主要涉及生物传感器领域，具体为用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器及其制备方法。

背景技术：

1、当前肺癌的早期诊断主要依赖于影像学检查和血清标志物检测等方法。然而这些方法往往存在敏感性和特异性不足的问题。因此，开发一种高灵敏度、高特异性的肺癌标志物检测方法具有重要意义。

2、p53蛋白是已知与多种癌症相关的重要生物标志物之一，特别是肺癌。然而目前市场上缺乏针对p53蛋白的高效检测手段。

技术实现思路

1、本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，主要提供了用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器及其制备方法，用以实现对p53蛋白的高效检测。

2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

3、一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、在基底上依次制备绝缘层、碳纳米管、源极和漏极；

5、s2、使用聚乙二醇对碳纳米管进行表面修饰；

6、s3、使用1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide 和n-hydroxysuccinimide对碳纳米管表面进行活化处理；

7、s4、加入p53抗体，碳纳米管活化的表面与抗体上的胺基反应，形成共价键，从而将抗体固定在传感器表面；

8、s5、使用牛血清白蛋白对传感器进行处理，制得用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器。

9、进一步地，步骤s1包括：

10、s11、选用高质量硅片作为基底，其上沉积一层绝缘材料，作为绝缘层；

11、s12、使用化学气相沉积法在绝缘层上生长碳纳米管；

12、s13、然后使用电子束蒸发技术在碳纳米管的两端沉积一层高导电材料，形成源极和漏极。

13、进一步地，步骤s11 中，绝缘材料采用二氧化硅；

14、和/或，高导电材料采用金。

15、进一步地，步骤s13 中，先清洁碳纳米管表面，确保没有杂质，再沉积源极和漏极。

16、进一步地，步骤s13 中，源极和漏极的厚度相等，均为10-100纳米。

17、进一步地，碳纳米管成型后进行y2o3层沉积：先将y2o3粉末溶解在去离子水中，制成前驱体溶液；然后将前驱体溶液均匀沉积在碳纳米管上；最后在空气气氛中，将沉积了y2o3层的样品进行退火处理。

18、进一步地，步骤s3包括：

19、s31、将peg修饰后的碳纳米管分散在pbs缓冲液中；

20、s32、加入edc和nhs，室温下反应10-60分钟；

21、s33、使用pbs缓冲液洗涤碳纳米管，去除多余的edc和nhs。

22、进一步地，步骤s4包括：

23、s41、将活化后的碳纳米管分散在pbs缓冲液中；

24、s42、加入p53抗体，室温下反应1-3小时；

25、s43、使用pbs缓冲液洗涤碳纳米管，去除未结合的抗体。

26、进一步地，步骤s5包括：

27、s51、将固定了抗体的碳纳米管分散在pbs缓冲液中；

28、s52、加入bsa，室温下反应0.5-3小时；

29、s53、使用pbs缓冲液洗涤碳纳米管，去除多余的bsa。

30、本发明还提供了一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器，通过上述的制备方法制得。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、（1）本发明通过在碳纳米管表面修饰一层聚乙二醇(peg)，利用peg的屏蔽效应、改善水溶性、减少非特异性吸附和调控界面相互作用等特性提高传感器的灵敏度和稳定性；通过edc/nhs进行活化处理后再将p53抗体固定在传感器表面，以实现对肺癌标志物p53的特异性识别；通过bsa处理来封闭传感器表面，减少非特异性吸附。最后使得传感器在高盐环境中依然保持良好的响应性能的同时，还具有了高特异性识别p53的能力。传感器能够在不同的p53浓度下产生显著的信号变化，并且在低浓度下也有较好的响应，这对早期诊断尤为重要。

33、（2）本发明提供了一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器，实验结果显示，在不同的p53浓度下，本发明传感器能够产生显著的信号变化，最低浓度响应达到了40%，而最高浓度响应可达200%，即具有高灵敏度；传感器对p53具有高度特异性，传感器还具有高度重复性。

34、（3）本发明基于基本成型的传感器，先通过peg修饰不仅能在传感器（特别是碳纳米管表面）引入更多的羟基、氨基等官能团，这些官能团还能与抗体上的氨基形成共价键，显著增强p53抗体的固定效果；同时，peg修饰还大幅提高了碳纳米管的水溶性和生物相容性，有效减少了非特异性吸附，进而提升了传感器的灵敏度和稳定性。在此过程中，peg修饰使得传感器表面出现明显的结合位点，并有意阻碍其中几个非目标结合位点，以利于提升后续p53抗体固定位点的准确率。然后利用edc/nhs进行活化处理，edc/nhs活化处理能够激活碳纳米管表面的羧基，促使它们与p53抗体上的氨基形成稳定的酰胺键，从而确保p53抗体能够精准且牢固地固定在传感器表面。这一过程不仅避免了非特异性吸附，还显著提高了传感器的特异性。最后通过bsa处理来封闭传感器表面剩余的、未与抗体结合的结合位点。bsa处理有效防止了非特异性吸附的发生，确保只有p53抗原能够与已固定的抗体特异性结合。这一步骤对于提高传感器的信噪比和特异性至关重要，进一步保障了p53抗原与抗体的精准结合，从而提升了传感器的整体性能和可靠性。

35、以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。

技术特征：

1.一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤s1包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤s11 中，绝缘材料采用二氧化硅；

4.根据权利要求2所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤s13 中，先清洁碳纳米管表面，确保没有杂质，再沉积源极和漏极。

5.根据权利要求2所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤s13 中，源极和漏极的厚度相等，均为10-100纳米。

6.根据权利要求2所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：碳纳米管成型后进行y2o3层沉积：先将y2o3粉末溶解在去离子水中，制成前驱体溶液；然后将前驱体溶液均匀沉积在碳纳米管上；最后在空气气氛中，将沉积了y2o3层的样品进行退火处理。

7.根据权利要求1所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤s3包括：

8.根据权利要求1所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤s4包括：

9.根据权利要求1所述的一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤s5包括：

10.一种用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管fet生物传感器，其特征在于：通过权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了用于检测肺癌标志物p53的碳纳米管FET生物传感器及其制备方法，属于生物传感器领域，制备方法为：在基底上依次制备绝缘层、碳纳米管、源极和漏极；使用聚乙二醇对碳纳米管进行表面修饰；使用EDC和NHS对碳纳米管表面进行活化处理；加入p53抗体，碳纳米管活化的表面与抗体上的胺基反应，形成共价键，从而将抗体固定在传感器表面；使用牛血清白蛋白对传感器进行处理。本发明在高盐环境中依然保持良好的响应性能的同时，还具有了高特异性识别p53的能力，传感器能够在不同的p53浓度下产生显著的信号变化，并且在低浓度下也有较好的响应，这对早期诊断尤为重要。

技术研发人员：李顺,彭士涛,齐兆宇,于迅,肖令,邓孟涛
受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16