石墨烯场效应晶体管蛋白质传感器的传感机理及应用于肺癌检测研究

Graphene field effect transistor(FET)protein biosensors can be used for accurate detection of diseases such as lung cancer. At present, systematic investigation on sensing mechanism of graphene FET protein biosensor is laking. This project will solve this problem. A new soft lithographic approach is developed for patterning graphene and large quanity of fabrications of graphene FET devices. A systematical investigations will be performed by means of some techniques such as sheilding metallic electrodes or adjusting the charge sorts of proteins, etc.Three possible sensing mechanis will be investigated in order to reveal the mechanism of the convertion of specific reaction of protein on graphene into electrical response and to master device configurations and environmental factors (e.g.pH data of the detection solution) that can impact sensing response. Basing on understanding sensing mechanism, high performance graphene FET biosensors will be developed for analysis of small amount of protein markers of lung cancer. This project will be proposed to provide theoretical and technical basis for design, building and application of graphene FET biosensors.

石墨烯场效应晶体管（FET）蛋白质传感器对于准确检测和诊断早期癌症等疾病具有重要的应用潜力。但是目前国际上关于石墨烯FET蛋白质传感器的研究处于个别的体系，缺乏总体上对石墨烯FET生物传感器的传感机理的了解和认识。本项目针对石墨烯FET生物传感器的传感机理展开系统研究：采用纳米软印刷技术，发展一种新的图案化石墨烯和批量构筑石墨烯FET传感器件的新方法；通过掩蔽金属电极或调控蛋白质分子所带电荷种类等技术手段，系统深入研究三种可能存在的传感机理，揭示蛋白质分子在石墨烯界面上的特异性反应转化为FET电学检测信号的机制；研究石墨烯层数对FET传感性能和传感机理的影响。在全面掌握影响传感信号效果的相关器件结构及外部环境因素（如检测溶液的pH值等）的基础上，发展多种微量肺癌标志物联合检测的高性能石墨烯FET传感器，用于早期肺癌的诊断。本项目为石墨烯FET生物传感器的设计，构筑及应用提供理论和技术支持。

基本上完成了题为 “石墨烯场效应晶体管蛋白质传感器的传感机理及应用于肺癌检测研究‘的项目研究. 基本上达到了项目的预定目标，包括系统探索了石墨烯类材料的制备方法，包括发展了一种动力学控制制备高度均匀的高质量石墨烯方法，采用该方法可以大面积制备石墨烯器件, 揭示了界面性质对石墨烯类材料器件的影响规律,并发展了器件的优化工艺。探索了石墨烯生物传感器的工作机制, 发展多种微量肺癌标志物联合检测的高性能石墨烯FET 传感器，用于早期肺癌的诊断。本项目为石墨烯FET 生物传感器的设计，构筑及应用提供理论和技术支持。.本项目发表SCI论文7篇，参编专著1部，专利3项，获得2015年度省部级自然科学奖一等奖1项（第一完成人），在国内外学术会议报告17次.