【摘 要】
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脱氧核糖核酸（DNA）是生物遗传信息的主要载体,由于它所含的生命信息及携带的遗传因子,在分子水平上的检测能够用来预测和诊断疾病。随着精准医疗时代的到来,基于分子诊断水平的微型生物传感器逐渐成为研究的热点,二维材料场效应晶体管（FET）生物传感器正是其中之一。它具有灵敏度高、特异性好、操作简单、免标记、成本低等优点。具有代表性的二维材料石墨烯,由于其较大的比表面积和超高的载流子迁移率等优异的性能而被
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脱氧核糖核酸（DNA）是生物遗传信息的主要载体,由于它所含的生命信息及携带的遗传因子,在分子水平上的检测能够用来预测和诊断疾病。随着精准医疗时代的到来,基于分子诊断水平的微型生物传感器逐渐成为研究的热点,二维材料场效应晶体管（FET）生物传感器正是其中之一。它具有灵敏度高、特异性好、操作简单、免标记、成本低等优点。具有代表性的二维材料石墨烯,由于其较大的比表面积和超高的载流子迁移率等优异的性能而被广泛应用于FET生物传感器中。提高传感器的灵敏度、特异性、降低检测成本一直是研究人员不断探索的方向。等离子体技术的发展为传感材料表面改性提供了一种有效的途径,其中大气压室温等离子体具有简单、高效、灵活、环保、成本低等特点,能够进行石墨烯的表面改性。本论文以实现高灵敏度,高特异性、低成本的石墨烯FET生物传感器为目的,组装了等离子体射流装置并用于表面改性石墨烯和DNA-FET传感器的制备。（1）组装脉冲调制射频（RF）的大气压低功耗室温等离子体射流装置来对石墨烯进行表面改性。选用氩等离子体对石墨烯表面处理,分析石墨烯的表面改性效果:1)使用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对石墨烯进行表面的形貌分析。2)采用x射线光电子能谱（XPS）,拉曼光谱（Raman）,紫外-可见光光谱（UV-Vis）表征等离子体处理石墨烯不同时间段的效果,分析得出了30 s为最佳的等离子体处理石墨烯时间。3)使用接触角测试仪对石墨烯的润湿性进行了分析,由于等离子体处理后影响亲水性杂质被清除,因此具有较好的亲水性,有利于生物分子的检测。4)测试了表面改性的石墨烯电导率及电流随电压的波动曲线,显示了经等离子体处理的石墨烯的导电性更好。5)基于能量解析模型图理论分析了等离子体处理石墨烯过程中的能量变化,该能量分析解释了等离子体对石墨烯的表面改性效果。（2）制备表面改性的石墨烯DNA-FET传感器,研究传感器的性能。1)使用1-芘丁酸-琥珀酰亚胺脂（PBASE）功能化石墨烯,进一步对石墨烯表面进行DNA的绑定,选用拉曼测试分析了DNA、PBASE和石墨烯表面的绑定效果。2)利用Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪测试了转移特性曲线,发现表面改性后的石墨烯狄拉克点向负栅压偏移更明显,P型石墨烯转变成了n型。3)分析了探针DNA与目标DNA之间的亲合能,表面改性后的石墨烯进行功能化及DNA绑定后,使目标DNA与探针DNA之间的亲和性更好。4)表面改性的石墨烯灵敏度高于原始的石墨烯,测试DNA的检测极限（LOD）达到了10 a M,比之前研究者的报道提高了一个数量级。5)选择单链DNA作为特异性适体,用于DNA的检测与特异性识别,探针DNA与三个错配碱基DNA,完全错配的碱基DNA结合,均被识别出来。
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