基于有机场效应晶体管的生物传感器研究

本项目主要开展基于有机场效应晶体管作为个体检测单元的生物传感器微阵列的研究。利用有机半导体薄膜材料作为生物活性敏感层，分别研究天然长链DNA分子和寡聚核酸在敏感层上的固定和杂化效应及其相互作用机制。通过有机晶体管电信号（开态电流、阈值电压、场效应迁移率）的检测和分析，对具有特定碱基匹配序列的单链DNA分子或者寡聚核酸进行识别。为了深入的分析影响传感器阵列的灵敏度的因素，通过器件构型的设计、有机半导体多晶薄膜形态以及DNA固定与杂化实验过程的优化，归纳出影响这种类型生物传感器灵敏度的主要因素。最后，在上述研究结果的基础上建立一整套生物-有机传感器阵列的检测模型，为发展便携式、低成本、灵敏、快速的生物芯片通过新的思路。

生物分子的微量探测技术在疾病诊断、新药开发等应用技术领域和基础研究方面都具有十分重要的研究意义。为了开拓在这些领域的实际应用，需要发展具有高敏感度、快速、便携式、低成本的DNA传感器。本研究主要探索利用有机薄膜晶体管作为载体，通过电学信号的差异实现其生物学的检测。主要研究内容与结果如下：.1.探索性研究有机半导体薄膜和DNA分子间的相互作用，实现了DNA分子在有机半导体上的固定；.2.构建了有机薄膜晶体管，研究原型器件和DNA目标器件之间的电学信号响应关系，从而能够有效地区分DNA分子带来的电学响应；.3.研究偏压效应对于DNA分子固定的影响，以及对应的OTFT器件电学性质的关系，给出检测结论。为优化生物传感器的器件灵敏度提供值得借鉴的思路；.4.研究双股螺旋DNA分子（Ds-DNA）和单股螺旋DNA分子（Ss-DNA）在有机半导体薄膜上的固定和杂化机理，确定OTFT不同的电学响应机制；.此项研究一方面为DNA生物传感器的研究打开了思路，也拓展了有机电子学的应用领域。