專利名稱：載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列及其制法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GaN納米線陣列，具體地說(shuō)，是GaN納米線表面載有功能集團(tuán)的 GaN納米線陣列及其制法和用途。
背景技術(shù)：
氮化鎵(GaN)納米線同氧化鋅(ZnO)、硅納米線(Si)、碳納米管(CNT) —樣， 是一種重要的一維半導(dǎo)體材料。在氮化鎵晶體中，鎵元素與氮元素之間形成強(qiáng)共價(jià)鍵， 使其表現(xiàn)出可以與碳納米管相媲美的的機(jī)械性能。GaN納米線具有相對(duì)穩(wěn)定的物理化學(xué) 性質(zhì)，它可以承受酸、堿、有機(jī)溶劑的侵蝕，有高度的熱穩(wěn)定性，可以承受900°C的高 溫?，F(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)可以熟練制備直徑5 500nm，毫米級(jí)長(zhǎng)度的納米線。GaN是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，它具有高電子遷移率、高熱導(dǎo)等優(yōu)異的物理性 質(zhì)，已廣泛的應(yīng)用于光電探測(cè)器、發(fā)光二極管等領(lǐng)域。GaN納米線作為一維納米材料， 它具有高的面積/體積比，其表面可能產(chǎn)生活性的官能團(tuán)，從而嫁接有機(jī)分子膜，進(jìn)而 固定蛋白質(zhì)、DNA等生物分子。直徑處于100 500nm之間、間距處于200nm 20 μ m 之間的直立GaN納米線對(duì)于有機(jī)分子乃至生物分子的自由進(jìn)出十分有利，從而提高嫁接 或分離效率。未經(jīng)處理的GaN納米線表面沒(méi)有官能團(tuán)，當(dāng)用混合酸如硫酸硝酸等處理 后，其表面會(huì)產(chǎn)生Ga-Ο-Η，從而可以用來(lái)嫁接有機(jī)分子。功能化(如羧酸化)的導(dǎo)電 有機(jī)分子(如噻吩，TP)可以被嫁接在Ga-O-H上。這類導(dǎo)電分子通常是鏈狀分子，其 另外的一段可以被活化，以便于嫁接生物分子。當(dāng)生物分子嫁接之后，就可以與與之相應(yīng)的生物分子(例如抗體-抗原、受 體-給體、酶-底物或兩個(gè)可以雜交的DNA分子等)發(fā)生相互識(shí)別，然后通過(guò)一些檢測(cè) 手段，把這些生物分子的信息采集出來(lái)。由于生物分子的識(shí)別屬可逆、可控的，該陣列 可重復(fù)多次使用。通過(guò)生物分子的識(shí)別，可以將溶液中少量存在的生物分子捕獲出來(lái)， 實(shí)現(xiàn)濃縮分離目標(biāo)生物分子的目的，避免了生化分離的高代價(jià)投入。氮摻雜的GaN納米線可有效提高其導(dǎo)電性能，將固定有生物分子的GaN納米線 陣列用于基質(zhì)輔助激光解離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-Tof-Mass)測(cè)試，其高表面積比的基 底性質(zhì)有助于提高信噪比，從而定性、定量分析嫁接在其表面的生物分子。導(dǎo)電分子的 修飾便于能量傳遞，促使生物分子從GaN納米線上解離，從而提高信噪比。在生物分子識(shí)別的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)方面，報(bào)道較多的是ZnO納米線、碳納 米管和硅納米線。在這個(gè)領(lǐng)域，多采用兩電極(漏極、源極)和三電極(漏極、源極、 柵極)，測(cè)量通過(guò)納米線的電流，當(dāng)生物分子識(shí)別后，電流發(fā)生躍遷。依據(jù)躍遷的強(qiáng)度， 和持續(xù)時(shí)間，計(jì)算相互作用的生物分子數(shù)量。通常，來(lái)自生物分子識(shí)別的電信號(hào)經(jīng)水溶 液和連接生物分子的有機(jī)分子膜傳送到納米線上，進(jìn)而被采集出來(lái)。因水溶液和有機(jī)分 子導(dǎo)電的巨大差異，實(shí)質(zhì)采集的大多是通過(guò)水溶液傳來(lái)的信號(hào)。而水的導(dǎo)電性能受環(huán)境 影響很大，不能真正反應(yīng)生物分子的識(shí)別，工程技術(shù)人員希望能夠采集來(lái)自有機(jī)分子膜 上傳送來(lái)的信息。但目前這方面都是使用的非導(dǎo)電的有機(jī)分子。這里的GaN納米線同上述納米線一樣，具有上述優(yōu)點(diǎn)，可用于FET的檢測(cè)。在其表面進(jìn)行導(dǎo)電有機(jī)分子的修 飾，可大大提高從有機(jī)分子膜上傳送的信號(hào)。目前，美國(guó)多項(xiàng)專利如6818061、7335262涉及GaN納米線的制備。美國(guó)專利 7421274，7420147，6949773，歐洲專利 EP1145282A2，中國(guó)臺(tái)灣專利 TW569474 涉及 GaN納米線在發(fā)光二極管方面的應(yīng)用。中國(guó)專利200510048111涉及GaN納米線的制備。 中國(guó)專利200780016946涉及GaN納米線的制備和在發(fā)光二極管和激光器方面的應(yīng)用。中 國(guó)專利200810223353.2涉及一種背柵ZnO納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法。中國(guó)專利 200780016179.8涉及大量納米線組成的生物傳感器檢測(cè)目標(biāo)物質(zhì)的方法。本發(fā)明與上述已有專利不同。本發(fā)明是利用GaN納米線的高比表面積、易于表 面功能化，易清洗、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，在其表面進(jìn)行導(dǎo)電有機(jī)分子的修飾，最終用于 生物分子的在線分離與實(shí)時(shí)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種表面導(dǎo)電分子修飾的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣 列，并將之用于生物分子的識(shí)別與檢測(cè)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列，它是以直立的GaN納米線陣列作為基 片，納米線表面經(jīng)化學(xué)氧化或等離子氧化產(chǎn)生Ga-OH官能團(tuán)；或者經(jīng)原子層沉積法在納 米線表面沉積Si02、TiO2或Al2O3膜，其表面經(jīng)水解具有-OH官能團(tuán)，-OH官能團(tuán)與一 端帶有N-羥基琥珀酰亞胺酯基團(tuán)，另一端為二羧酰氯的三噻吩反應(yīng)得到的載有功能基團(tuán) 的GaN納米線陣列。上述的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列，所述的功能集團(tuán)為N-羥基琥珀酰亞胺
酯基團(tuán)。一種制備上述載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列的方法，它包括以下步驟步驟1.將直立的GaN納米線陣列用化學(xué)氧化法氧化或等離子輻射氧化，使納米 線表面產(chǎn)生-OH官能團(tuán)；步驟2.將步驟1得到的表面具有-OH官能團(tuán)的GaN納米線陣列與一端為羧酰 氯、另一端為N-羥基琥珀酰亞胺酯的三噻吩的四氫呋喃溶液在室溫下反應(yīng)0.5小時(shí)，取 出GaN納米線陣列，用四氫呋喃清洗，吹干，即得載有琥珀酰亞胺基團(tuán)的GaN納米線陣 列。上述的制備載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列的方法，步驟1所述的化學(xué)氧化法 是將GaN納米線陣列置于硫酸和雙氧水混合溶液(硫酸雙氧水=3 lv/v)或硫酸與 硝酸混合溶液(硫酸硝酸=1 lv/v)中，在80°C下加熱4 10小時(shí)，取出清洗，吹干。上述的制備載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列的方法，所述的步驟1可以用如下 方法替代步驟1’將直立的GaN納米線陣列用原子層沉積法在納米線表面沉積Si02、TiO2 或Al2O3膜，其表面經(jīng)水解產(chǎn)生-OH官能團(tuán)。本發(fā)明中采用直立的GaN納米線陣列作為片基，在其表面進(jìn)行化學(xué)修飾。需要指出的是生物分子通常分散在水溶液中，直徑處于50 500nm之間、間距處于 200nm 20 μ m之間的直立型GaN納米線更方便生物分子的自由進(jìn)出，從而提高嫁接或 分離效率。納米線表面徑化學(xué)處理后可產(chǎn)生活性的Ga-OH官能團(tuán)?；瘜W(xué)處理方法有 1)化學(xué)氧化；2)等離子氧化；3)化學(xué)氣相沉積?；瘜W(xué)氧化法可采用硫酸和雙氧水混合溶 液(硫酸雙氧水=3:1)，和硫酸與硝酸混合溶液(硫酸硝酸=1 1)氧化處理。 將GaN納米線陣列置于上述溶液中，80°C下加熱4 10小時(shí)，取出清洗，吹干。因混 合酸的強(qiáng)氧化性，GaN表面會(huì)產(chǎn)生活性的官能團(tuán)。在等離子處理方法中，因?yàn)楦吣芰康?等離子流將GaN納米線表面氧化，從而產(chǎn)生活性Ga-OH官能團(tuán)。通常等離子輻射5 300秒。在化學(xué)氣相沉積中，將GaN納米線陣列置于氣相沉積室中，用SiCl4, TiCl4,和 Al(OR)3等易水解的有機(jī)物作為Si，Ti，Al前體源，低溫高真空度下，上述氣體在GaN 納米線表面水解產(chǎn)生附著的Si，Ti，Al的氧化物。該方法可在納米線，納米顆粒等多種 表面固定一層致密的無(wú)機(jī)氧化物膜。通過(guò)調(diào)控反應(yīng)的時(shí)間，可以在GaN納米線表面沉積 厚度不同的SiO2, Al2O3，TiO2層，化學(xué)氣相沉積層的厚度可通過(guò)高分辨TEM測(cè)得。該類 氧化物的外層表面有一層致密的-OH官能團(tuán)，因此，沉積層可以起到增加表面活性-OH 官能團(tuán)的目的。將上述方法所得的OH官能團(tuán)用紅外光譜監(jiān)控，表面-OH含量可通過(guò)紅 外光譜擬合而得。表面具有-OH官能團(tuán)的GaN納米線陣列可以與酰氯化的三噻吩反應(yīng)得到載有功 能基團(tuán)的GaN納米線陣列，所述的功能基團(tuán)為N-羥基琥珀酰亞胺酯基團(tuán)(NHS)。該三噻 吩可以是四羧基三噻吩，其中一端的二個(gè)羧基先與二分子N-羥基琥珀酰亞胺形成N-羥 基琥珀酰亞胺酯，另一端為二羧酰氯的三噻吩。因三噻吩(TP)分子具有一定的導(dǎo)電能力，可以將電荷方便地轉(zhuǎn)移到其末端所嫁 接的生物分子，從而提高基質(zhì)輔助質(zhì)譜的測(cè)試信號(hào)和場(chǎng)效應(yīng)晶體管測(cè)試的電信號(hào)。在修 飾過(guò)程中，控制反應(yīng)的物質(zhì)的量，先將-COOH置于二氯亞砜(SOCl2)酰氯化，利用高活 性的-COCl與GaN納米線表面的-OH反應(yīng)，另外一端的-COCl與NHS上的OH反應(yīng)， 從而形成一個(gè)活性的NHS酯，該NHS酯可與-NH2S生交聯(lián)反應(yīng)。鑒于蛋白質(zhì)(如親和 素，腦利尿鈉肽的單克隆抗體、腦利尿鈉肽抗原等)的表面均含有大量的活性-NH2,故 均可以用同種方法嫁接蛋白質(zhì)。同樣，-NH2 WDNA分子也可以嫁接在這個(gè)表面，嫁接 之后可以與另外對(duì)應(yīng)的DNA分子雜交。表面嫁接反應(yīng)可通過(guò)紅外光譜監(jiān)控。本發(fā)明的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列，可以應(yīng)用生物分子在線分離和實(shí)時(shí) 檢測(cè)。它可應(yīng)用于蛋白質(zhì)的親和分離。將本發(fā)明載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列置于 含有親和素的混合溶液中，親和素分子就可以被固定在GaN納米線表面。將這個(gè)樣品放 置于含有生物素的溶液中，依靠生物素和親和素的特殊識(shí)別，溶液中的生物素分子會(huì)被 GaN納米線上的親和素分子捕獲，從而被固定在GaN納米線上。將該芯片取出，置于去 離子水中，微微加熱(50°C)，生物素從芯片上生物素的束縛中脫離，進(jìn)入溶液中。將溶 液低溫干燥，就可得到高純度的活性生物素。將本發(fā)明載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列置于抗體如腦利尿鈉肽(BNP)的單克 隆抗體的PBS緩沖溶液中孵育一小時(shí)，取出后用PBS緩沖和去離子水清洗，干燥，該抗 體上的-NH2與NHS作用，從而將它固定到GaN納米線陣列上。將該GaN納米線陣列再置于含有腦利尿鈉肽抗原(BNP)的PBS緩沖溶液中，依靠抗體-抗原相互作用，BNP 被固定在GaN納米線陣列上，置于一定pH值的PBS溶液中，洗脫所固定的抗原BNP。 冷凍、干燥即可得到高純度的抗原BNP。本發(fā)明的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列用于基質(zhì)輔助激光解離飛行時(shí)間 (MALDI-T0F-MS)質(zhì)譜檢測(cè)。將上述固定有腦利尿鈉肽(BNP)的本發(fā)明的GaN納米線 陣列進(jìn)行基質(zhì)輔助激光解離飛行時(shí)間(MALDI-T0F-MS)質(zhì)譜檢測(cè)，就可得到腦利尿鈉肽 的質(zhì)譜圖片。相對(duì)于普通的不銹鋼襯底，GaN納米線陳列具有高得多的比表面積，導(dǎo)電 噻吩具有高度的轉(zhuǎn)移電子能力，通過(guò)抗體-抗原相互作用可篩選高度濃縮的目標(biāo)生物分 子，從而獲得更好的檢測(cè)限。本發(fā)明的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列還可以應(yīng)用于檢測(cè)未知的蛋白質(zhì)分 子。將載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列置于肽(Fmoc-EAALKLAR)的溶液中，肽就被 固定在GaN的表面，測(cè)試MALDI-T0F-MS，肽的質(zhì)譜就會(huì)被采集。利用國(guó)際上已經(jīng)建 立了的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)比較，可以分析出蛋白質(zhì)的序列。同樣，由于未知蛋白分子表 面也含有-NH2,它們也可以被固定在GaN納米線上，通過(guò)MALDI-ToF-MS檢測(cè)得到其 序列，從而揭示未知蛋白。本發(fā)明的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列可用于FET的兩電極系統(tǒng)檢測(cè)。將 GaN納米線從支持片基上分離，搭在FET的兩個(gè)電極上(源、漏電極)，改變電壓，掃 描采集電流，確定納米線與電極之間歐姆接觸。將親和素固定在納米線上，固定兩電極 電壓，加入生物素，掃描電流時(shí)間曲線。由于親和素與生物素發(fā)生識(shí)別，電流發(fā)生突 變。依據(jù)電流突變的大小、時(shí)間，所加入生物素的多少，可以計(jì)算其表面親和素的嫁接 密度。同樣，將腦利尿鈉肽的單克隆抗體固定在納米線上，加入腦利尿鈉肽抗原。由于 抗體-抗原的識(shí)別，電流發(fā)生突變，采集這些數(shù)據(jù)，可以計(jì)算抗原或抗體的含量。本發(fā)明的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列上述5中的GaN納米線可用于FET的 三電極系統(tǒng)檢測(cè)。在上述兩電極的基礎(chǔ)上，在溶液中或基底再加一電極充當(dāng)柵極，就做 成了識(shí)別生物分子的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在柵極施加一電場(chǎng)，掃描電壓-電流曲線。由于生 物分子的相互識(shí)別，電壓-電流曲線發(fā)生了明顯變化。依據(jù)該變化，可揭示溶液中所含 有的目標(biāo)生物分子的濃度。


圖1、垂直生長(zhǎng)GaN納米線的平面和剖面SEM圖片。圖2、本發(fā)明的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列制備過(guò)程示意圖。圖3、羥基化的GaN納米線的紅外光譜。圖4、TP-NHS的合成中各產(chǎn)物的紅外光譜。圖5、親和素嫁接的GaN納米線的TEM圖片。圖6、熒光標(biāo)記親和素嫁接的GaN納米線的熒光圖片。圖7、腦利尿鈉肽的MALDI-Tof-MS測(cè)試對(duì)比。圖8、GaN納米線FET示意圖，其中1為硅基底；2為二氧化硅絕緣層；3為 源電極和漏電極；4為GaN納米線；5為覆蓋電極的有機(jī)高分子絕緣層；6為修飾的具有 親和捕獲功能的生物分子；7為目標(biāo)生物分子。
圖9、二電極GaN納米線FET實(shí)物圖。圖10、二電極GaN納米線FET電流測(cè)試實(shí)物圖。圖11、腦利尿鈉肽識(shí)別前后的二電極電流信號(hào)。圖12、腦利尿鈉肽識(shí)別前后的三電極電流信號(hào)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1依據(jù)圖1顯示GaN納米線陣列(USA，NIST)的平面和剖面SEM圖片。從圖 中可見(jiàn)單根GaN納米線的直徑處于50 500nm之間、高度處于9 10 μ m之間，納 米線陣列的間距處于200nm 20μιη之間，所有GaN納米線均顯示了平整的表面，處于 與支持片基直立的位置。實(shí)施例2將GaN納米線陣列置于80°C硫酸雙氧水(3 l(v/v))的溶液中，孵育4小 時(shí)，利用超聲將GaN納米線從生長(zhǎng)片基上剝離，將剝離的GaN納米線分散在CCl2H2溶液 中，用移液器將溶液分散在干燥的K&·晶體片上，將樣品置于80°C烤箱中干燥4小時(shí)， 樣品做紅外光譜分析。紅外光譜如圖3，在3400、1600cm1區(qū)域出現(xiàn)了-OH的紅外吸 收。其中3168cm1吸收峰對(duì)應(yīng)OH，該OH可以用來(lái)嫁接有機(jī)分子膜。同樣，將GaN 納米線陣列置于硫酸/硝酸(1 1)的溶液，80°C孵育8小時(shí)，分離，做紅外光譜，在 3400、1600cm1區(qū)域出現(xiàn)了-OH的紅外吸收。其3168cm1吸收峰對(duì)應(yīng)OH可以用來(lái)嫁接 有機(jī)分子膜。實(shí)施例3利用圖2所設(shè)計(jì)的路線合成羧酸化的三噻吩(TP-COOH)。氬氣氣氛下， 在_78°C的干冰/丙酮混合液制冷下，取16mMol的丁基鋰和16mmol的異丙基胺滴加在 含有TP的50mL四氫呋喃溶液中，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，加入少許過(guò)量干冰，繼續(xù)攪拌2小 時(shí)。停止加干冰后反應(yīng)持續(xù)攪拌一夜。抽濾紅色沉淀即為羧酸化的三噻吩。溶于0.1M 的NaOH溶液，過(guò)濾，加酸直至產(chǎn)生過(guò)量紅色沉淀，抽濾得純凈的羧酸化的三噻吩。做 紅外分析，紅外光譜見(jiàn)圖4b。在1649cm1處出現(xiàn)了羧酸的強(qiáng)吸收峰。六噻吩的羧酸化 同三噻吩的過(guò)程一樣，不同的是所需THF溶劑的量較多，其紅外光譜同TP—樣。實(shí)施例4利用圖2所設(shè)計(jì)的路線合成酰氯化的三噻吩(TP-COCl)。取3mL的SOCl2加 入至Ij 1.32g TP-COOH中，氮?dú)鈹嚢?小時(shí)。停止攪拌，氮?dú)獯蹈?，得紅色固體粉末為 TP-COC1。樣品做紅外分析，如圖4c。1649cm1處的羧酸轉(zhuǎn)化成1725cm1的強(qiáng)吸收峰， 該吸收峰為COCl中C = O的吸收峰。實(shí)施例5利用圖2所設(shè)計(jì)的路線合成NHS活化的三噻吩(TP-NHS)。將1.5g的TP-COCl 溶解于5mL的無(wú)水THF溶液中，加入0.25g的NHS，加入過(guò)量干燥的乙醚，收集紅色 沉淀，該紅色沉淀即為TP-NHS。樣品做紅外分析，如圖4d。紅外中出現(xiàn)了 1797， 1760cm 1處出現(xiàn)了 NHS的特征峰。實(shí)施例6
在GaN納米線上修飾TP-NHS。將GaN納米線陣列置于TP-NHS (0.1Mol/L) 的2mLTHF溶液中，孵育半小時(shí)，取出，剝離GaN納米線，做紅外光譜。紅外光譜中在 1797，1760cm 1處出現(xiàn)了 NHS的特征峰，同時(shí)Ga_N，Si-O的吸收峰分別出現(xiàn)在534， 1112cm"1 處。實(shí)施例7在GaN納米線上修飾親和素。將TP-NHS修飾的GaN納米線陣列置于 Streptavidin(親和素)(ΙΟηΜοΙ/mL)的水溶液中，孵育半小時(shí)，取出樣品，洗凈，吹干，
從片基上剝離納米線，做紅外分析。紅外中出現(xiàn)了親和素的酰胺1( 1560cm1)和11( 1650cm1)的紅外吸收峰，表明親和素已經(jīng)被固定在納米線的表面。親和素與有機(jī)分子膜 之間靠共價(jià)鍵連接。實(shí)施例8 識(shí)別生物素將親和素修飾的GaN納米線置于生物素(ΙΟΟηΜοΙ/mL)溶液中，孵育半小時(shí)，
取出樣品，生物素就被固定在親和素上。親和素與生物素之間的作用力來(lái)源于氫鍵、范 德華力、靜電力。實(shí)施例9 在GaN納米線上修飾肽(Fmoc-EAALKLAR)將TP-NHS修飾的GaN納米線陣列置于肽(100nMol/mL)的水溶液中，孵育1
小時(shí)，取出樣品，洗凈，吹干，從片基上剝離納米線，做紅外分析。紅外中出現(xiàn)了該肽 的酰胺1( 1560cm1)和II( 1650cm1)的紅外吸收峰，表明該肽已經(jīng)被固定在納米線 的表面。實(shí)施例10在GaN納米線上修飾腦利尿鈉肽(BNP)的單克隆抗體將TP-NHS修飾的GaN納米線陣列置于BNP的抗體(1 OOnMol/mL)的水溶液
中，孵育半小時(shí)，取出樣品，洗凈，吹干，從片基上剝離納米線，做紅外分析。紅外中 出現(xiàn)了該抗體的酰胺1( 1560cm1)和II( 1650cm1)的紅外吸收峰，表明該抗體已經(jīng) 被固定在納米線的表面。實(shí)施例11識(shí)別利尿鈉肽(BNP)抗原將腦利尿鈉肽(BNP)的單克隆抗體修飾的GaN納米線陣列置于BNP(20nMol/ mL)的溶液中，孵育半小時(shí)，取出，做紅外分析。紅外中出現(xiàn)了加強(qiáng)的酰胺1( 1560cm1)和II( 1650cm1)的紅外吸收峰，表明該BNP已經(jīng)被固定在納米線的表面。實(shí)施例12將上述實(shí)施例7中的GaN納米線樣品用UO2Ac染色，做TEM。TEM如圖5。 圖5中出現(xiàn)了親和素的形貌。表明親和素已經(jīng)被固定在納米線的表面。實(shí)施例13用熒光標(biāo)記的親和素代替上述實(shí)施例7中的親和素，樣品分離后，滴在干凈的 硅片上，做熒光分析。如圖6，出現(xiàn)了強(qiáng)的熒光圖片。表明親和素已經(jīng)被固定在納米線 的表面。實(shí)施例14將上述實(shí)施例10中得到的腦利尿鈉肽單克隆抗體修飾的樣品(IcmX Icm)用去 離子水浸潤(rùn)，取1(^1^腦利尿鈉肽溶液(111^/[01/11^)滴在其上，封閉環(huán)境中孵育lOmin， 取出GaN納米線陣列樣品，清洗，干燥，做MALDI-T0F-MS測(cè)試。譜圖列于圖7(上)，譜圖中出現(xiàn)了強(qiáng)的腦利尿鈉肽質(zhì)譜峰。取10 μ L腦利尿鈉肽溶液(lnMol/mL)滴在不銹 鋼的襯底上，氮?dú)獯蹈?，做MALDI-T0F-MS測(cè)試。譜圖列于圖7(下)，對(duì)比兩條曲線， 圖7(下)顯示了高度的噪聲干擾，顯然在GaN納米線陣列所得到的譜圖具有高度的信噪 比。實(shí)施例15將上述實(shí)施例7中樣品從片基上分離，搭載在一個(gè)芯片的源電極和漏電極上， 如圖8。將微電極接入源電極和漏電極(如圖9)，以去離子水為溶液，測(cè)試電流強(qiáng)度。 測(cè)試實(shí)物圖列于圖10，結(jié)果列于圖11。沒(méi)有添加生物素時(shí)電流(I1)為0.0243mA，緩慢 滴加1滴(20 μ L)生物素(1 μ Mol/mL)添加之后電流(I2)為0.0269mA，經(jīng)過(guò)生物素-親 和素作用，電流(I3)為0.0298mA。即由于蛋白質(zhì)的識(shí)別，電流增加(I3-I2)/I2* 100%為 10.78%。實(shí)施例16將上述實(shí)施例10樣品從片基上分離，搭載在一個(gè)芯片的源電極和漏電極上。將 微電極接入源電極和漏電極，以去離子水為溶液，測(cè)試電流強(qiáng)度。沒(méi)有添加BNP時(shí)電 流(I1)為0.0205mA，緩慢滴加1滴(20 μ L)BNP(1 μ Mol/mL)，添加之后電流(I2)為 0.0218mA，經(jīng)過(guò)抗體-抗原作用，電流(I3)為0.0205mA。 即電流降低(I3-I2)/I2* 100% 為6.3%。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，重復(fù)滴加1滴(20 μ L)ΒΝΡ(1 μ Mol/mL)，沒(méi)有添加BNP時(shí) 電流(I1)為0.0186mA，緩慢滴加后電流(I2)為0.0192mA，經(jīng)過(guò)識(shí)別作用，電流(I3)為 0.0184mA。 即電流降低為4.3%。實(shí)施例17將TP-NHS修飾的GaN納米線陣列表面，滴入20微升IOD的 NH2-5，_tttttttttttt_3' DNA,將樣品清洗、分離納米線，搭載在一個(gè)芯片的源 電極和漏電極上。將微電極接入源電極和漏電極，以去離子水為溶液，緩慢滴加10微升 50D的3’ -AAAAAAAAAAAA-5'的DNA溶液，測(cè)試電流強(qiáng)度。同法測(cè)得電流強(qiáng)度 增加為15.4%。實(shí)施例18將上述實(shí)施例7中樣品從片基上分離，搭載在一個(gè)芯片的源電極和漏電極上。 在溶液中插入pt電極作為柵極，在柵極變動(dòng)電壓為-5 5V之間掃描電流，得曲線如圖 12a，加入1滴(20 μ L)生物素(5nMol/mL)之后，掃描得曲線如圖12b。對(duì)比結(jié)果，加 入生物素后，電流明顯減小。
權(quán)利要求
1.一種載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列，其特征是它是以直立的GaN納米線陣列 作為基片，納米線表面經(jīng)化學(xué)氧化或等離子氧化產(chǎn)生Ga-OH官能團(tuán)；或者經(jīng)原子層沉積 法在納米線表面沉積Si02、TiO2或Al2O3膜，其表面經(jīng)水解具有-OH官能團(tuán)，-OH官能 團(tuán)與一端帶有N-羥基琥珀酰亞胺酯基團(tuán)，另一端為二羧酰氯的三噻吩反應(yīng)得到的載有功 能基團(tuán)的GaN納米線陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列，其特征是所述的功能 集團(tuán)為N-羥基琥珀酰亞胺酯基團(tuán)。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列的方法，其特征是它 包括以下步驟步驟1.將直立的GaN納米線陣列用化學(xué)氧化法氧化或等離子輻射氧化，使納米線表 面產(chǎn)生-OH官能團(tuán)；步驟2.將步驟1得到的表面具有-OH官能團(tuán)的GaN納米線陣列與一端為羧酰氯、另 一端為N-羥基琥珀酰亞胺酯的三噻吩的四氫呋喃溶液在室溫下反應(yīng)0.5小時(shí)，取出GaN 納米線陣列，用四氫呋喃清洗，吹干，即得載有琥珀酰亞胺基團(tuán)的GaN納米線陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列的方法，其特征是 步驟1所述的化學(xué)氧化法是將GaN納米線陣列置于硫酸和雙氧水混合溶液，硫酸雙氧 水=3 1 (ν/ν)或硫酸與硝酸混合溶液，硫酸硝酸=1 1(ν/ν)中，在80°C下加熱 4 10小時(shí)，取出清洗，吹干。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列的方法，其特征是 所述的步驟1用如下方法替代步驟1’將直立的GaN納米線陣列用原子層沉積法在納米線表面沉積Si02、TiO2或 Al2O3膜，其表面經(jīng)水解產(chǎn)生-OH官能團(tuán)。
6.權(quán)利要求1所述的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列在生物分子分離和實(shí)時(shí)檢測(cè)中 的應(yīng)用。
7.權(quán)利要求1所述的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列在生物分子的基質(zhì)輔助激光解 離飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測(cè)中的應(yīng)用。
8.權(quán)利要求1所述的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列在生物分子FET的兩電極系統(tǒng) 檢測(cè)中的應(yīng)用。
9.權(quán)利要求1所述的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列在生物分子FET的三電極系統(tǒng) 檢測(cè)中的應(yīng)用。
全文摘要
一種載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列，它是以直立的GaN納米線陣列作為基片，納米線表面經(jīng)化學(xué)氧化或等離子氧化產(chǎn)生Ga-OH官能團(tuán)；或者經(jīng)原子層沉積法在納米線表面沉積SiO2、TiO2或Al2O3膜，其表面經(jīng)水解具有-OH官能團(tuán)，-OH官能團(tuán)與一端帶有N-羥基琥珀酰亞胺酯基團(tuán)，另一端為二羧酰氯的三噻吩反應(yīng)得到的載有功能基團(tuán)的GaN納米線陣列。它可以應(yīng)用于生物分子分離和實(shí)時(shí)檢測(cè)、生物分子的基質(zhì)輔助激光解離飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測(cè)、生物分子FET的兩電極系統(tǒng)檢測(cè)和生物分子FET的三電極系統(tǒng)檢測(cè)。本發(fā)明公開(kāi)了其制法。
文檔編號(hào)C30B29/40GK102011192SQ20101029015
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者郭東杰, 陳亞清 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)