[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种DNA生物传感器及其制备方法和应用。本发明通过将圆片级可控纳米线阵列场效应管硅烷化，再将末端带有羧基修饰的DNA以化学键的形式修饰在硅纳米线的表面，构建而成一种基于圆片级可控纳米线阵列的DNA生物传感器，并利用生物栅压调控效应来改变源漏极电流，以快速检测DNA。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：
[0008] 一种DNA生物传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0009] S1：合成末端带有羧基的单链探针DNA，所述的单链探针DNA与目标检测DNA链实现碱基互补配对；
[0010] S2：依次利用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗圆片级可控纳米线阵列场效应晶体管，然后用惰性气体吹干；
[0011] S3：在圆片级可控纳米线阵列场效应晶体管的集成芯片传感部位滴加氟化氢(HF)溶液，腐蚀处理，以除去纳米线表面的氧化膜，再用乙醇、去离子水依次冲洗处理；
[0012] S4：将S3处理后的圆片级可控纳米线阵列场效应晶体管浸泡在硅烷偶联剂3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的乙醇溶液中过夜；
[0013] S5：在单链探针DNA中添加羧基活化试剂N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)活化处理；
[0014] S6：清洗浸泡处理后的圆片级可控纳米线阵列场效应晶体管，用惰性气体吹干，并在纳米线表面添加单链探针DNA溶液，常温孵育；
[0015] S7：将步骤S6得到的圆片级可控纳米线阵列场效应晶体管清洗后即可得到COOH‑DNA/SiNWs电极，即DNA生物传感器。
[0016] 优选的，S1所述的单链探针DNA序列为(SEQ ID No.1)：5’‑COOH‑CCC CCC AGT GAT TTT AGA GAG‑3’，所述的目标检测DNA链(SEQ ID No.2)为5’‑CTC TCT AAA ATC ACT‑3’。
[0017] 优选的，S2中的丙酮超声清洗时间为10～30min，无水乙醇超声清洗时间为10～30min，去离子水超声时间为10～30min。
[0018] 优选的，S2所述的圆片级可控纳米线阵列场效应晶体管为硅纳米线场效应管(SiNWs‑FET)。
[0019] 优选的，S2所述的硅纳米线场效应管是(111)型SOI硅片，其结构分成3层，分别为硅基底，氧化硅层和顶层硅。
[0020] 优选的，S2所述的纳米线阵列是以15×8叉指结构呈现，且纳米线尺寸大小为50～120nm。
[0021] 优选的，S2和S6所述的惰性气体为氮气。
[0022] 优选的，S3中氟化氢(HF)溶液质量浓度为2～5％，腐蚀处理时间为2～10s。
[0023] 优选的，S3中乙醇、去离子水冲洗时间均为30～60s。
[0024] 优选的，S4中硅烷偶联剂3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的乙醇溶液的质量浓度为1～5％，其浸泡时间为10～24h。
[0025] 优选的，S5中单链探针DNA溶于磷酸缓冲溶液(PBS)，磷酸缓冲溶液主要成分为磷酸氢二钠(Na2HPO4)、磷酸二氢钾(KH2PO4)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)。其浓度为1mol/L～0.001mol/L，PH＝7.0～7.4。
[0026] 优选的，S5中单链探针DNA浓度为10‑7M～10‑5M。
[0027] 优选的，S5中N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)溶液浓度为0.2～0.8mM，1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)溶液浓度为0.8～3.2mM。
[0028] 优选的，S5中单链探针DNA与N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)溶液，1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，磷酸缓冲溶液(PBS)体积配比为4：5：5：6。
[0029] 优选的，S5中单链探针DNA溶液活化时间为15～30min。
[0030] 优选的，S6中纳米线阵列场效应晶体管清洗所使用试剂为无水乙醇溶液，清洗方式为冲洗，清洗时间为10～60s，以除去过多残留的APTES溶液，使SiNWs表面末端连接上氨基。
[0031] 优选的，S6中孵育温度为25～37℃，孵育时间为2～5h。
[0032] 优选的，S7中的清洗试剂为磷酸缓冲溶液(PBS)，其浓度为0.001～1mol/L，以除去未固定上的单链探针DNA。
[0033] 本发明还提供上述制备方法制备而得的一种DNA生物传感器。
[0034] 本发明进一步上述DNA生物传感器的应用，所述DNA生物传感器用于定量检测特定DNA，包括如下步骤：
[0035] (1)针对所要检测的特定的DNA序列，利用DNA生物传感器检测目标DNA，将DNA生物传感器连接整个检测系统中，形成流道通路；
[0036] (2)启动检测装置，设定源漏极和栅源电压，并将所述DNA生物传感器浸泡于磷酸缓冲溶液(PBS)中10～30min，用数字源表检测源极和漏极之间的电流，记为基准电流；
[0037] (3)滴加定量不同浓度的目标DNA溶液于DNA生物传感器表面，于常温孵育1～3h；
[0038] (4)磷酸缓冲溶液(PBS)清洗传感器表面，以除去未结合上的多余目标DNA；同时用数字源表检测源极和漏极之间的电流变化情况。
[0039] 优选的，所述(1)中，检测系统包括电压源和数字源表，通过对DNA生物传感器的源极和漏极之间施加一定的电压，以检测源极和漏极之间的电流变化。
[0040] 优选的，所述(2)中，源漏极施加的电压为‑3V～3V，栅源极施加的电压为‑3～0V。
[0041] 优选的，所述(3)中，不同浓度的目标DNA溶液的制备方法为：将目标DNA链用浓度‑16 ‑15 ‑14 ‑13 ‑12 ‑11为0.01mol/L的磷酸盐缓冲液配比制成浓度为10 M、10 M、10 M、10 M、10 M、10 M、‑10
10 M的目标检测DNA溶液。
[0042] 优选的，所述(3)中，特定的目标DNA序列(SEQ ID No.2)为：5’‑CTC TCT AAA ATC ACT‑3’，选用的羧基修饰的单链DNA探针序列(SEQ ID No.1)为：5’‑COOH‑CCC CCC AGT GAT TTT AGA GAG‑3’。
[0043] 优选的，所述(3)中，目标DNA孵育温度为25～37℃。
[0044] 本发明方法在检测特定DNA序列时，主要利用硅烷化在硅纳米线表面形成氨基键，通过脱水缩合反应将末端携带羧基的DNA探针稳定的固定在硅纳米线上。由于检测目标DNA序列携带大量的负电荷，导致在硅纳米线周围形成一个负电效应场，改变硅纳米线内部的载流子分布情况，致使电导和电流变化，产生生物栅压调制效应。
[0045] 本发明的有益效果是：
[0046] 1、本发明使用一种DNA生物传感器来定量检测特定DNA，其传感器具有优越的选择性，且稳定性高。
[0047] 2、本发明的DNA传感器检测灵敏度高，其检测限可以达到0.1fM，检测范围广，可以‑16 ‑10检测到10 M～10 M。
[0048] 3、本发明的DNA生物传感器，应用范围广，可以用于特定癌症筛查、遗传工程、食品安全等方面。
[0049] 4、本发明操作过程简单，成本低，无需昂贵的检测装置，且具有很好的生物相容性。
[0050] 5、本发明制备简单，无需繁琐的预处理，且尺寸小，可实现高效实时检测。
