本發(fā)明涉及生物傳感
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種基于硅納米線的氣味識別生物傳感器。
背景技術(shù)：
：隨著人類對嗅覺識別過程理解的深入以及傳感技術(shù)的發(fā)展，電子鼻技術(shù)應(yīng)運而生。電子鼻是模擬動物嗅覺器官來識別一種或多種氣味分子的氣敏傳感系統(tǒng)，它可以在幾小時、幾天甚至數(shù)月的時間內(nèi)連續(xù)地、實時地監(jiān)測特定區(qū)域的氣味狀況。與傳統(tǒng)的氣味分析技術(shù)，如氣相色譜法，質(zhì)譜法、火焰離子化檢測法等相比，電子鼻技術(shù)具有快捷、簡便、經(jīng)濟、客觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點。電子鼻因其獨特的功能廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)控及公共安全等領(lǐng)域。生物嗅覺系統(tǒng)的性能是十分出色的，目前電子鼻只是簡單的電子元器件組裝，沒有從仿生的觀點出發(fā)，特別是從生物嗅覺的機理出發(fā)進行設(shè)計。從生物嗅覺原理出發(fā)進行電子鼻的設(shè)計是電子鼻技術(shù)研究的發(fā)展方向。電子鼻的核心是氣敏傳感器陣列，因此根據(jù)生物嗅覺原理發(fā)展高靈敏度、高可靠性的氣味識別生物傳感器是電子鼻技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。納米材料具有與塊體材料截然不同的性質(zhì)，其獨特的性質(zhì)為生物傳感器發(fā)展提供了全新的途徑?；诩{米材料的傳感器具有靈敏度高、特異性好、響應(yīng)迅速等優(yōu)點。截至目前，文獻中報道的基于石墨烯(NanoLetters,2012,vol.12,pp.5082-5090)和碳納米管(ASCNano，2011，vol.5，pp.5408-5416)的氣味識別生物傳感器仍然存在一些問題：基于石墨烯的傳感器需要液相條件下進行目標(biāo)氣味分子檢測，限制了器件應(yīng)用；基于碳納米管的傳感器采用的碳納米管利用現(xiàn)有合成方法制備，多為金屬和半導(dǎo)體混合納米管，器件性能穩(wěn)定性差；碳納米材料表面的疏水性帶來的納米毒性還會降低生物敏感材料(如蛋白分子)的穩(wěn)定性，對生物傳感器的耐久性影響很大。技術(shù)實現(xiàn)要素：鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于硅納米線的氣味識別生物傳感器及其制備與應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明的第一方面，提供了一種生物傳感器，所述生物傳感器以硅納米線為換能器，以 昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP為生物敏感元件。優(yōu)選地，所述昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP選自岡比亞按蚊(AnopheleGambiae)氣味結(jié)合蛋白OBP。更優(yōu)選地，所述氣味結(jié)合蛋白OBP選自O(shè)BP1、OBP2、OBP3、OBP4、OBP5、OBP6、OBP7、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP20、OBP21、OBP22、OBP23、OBP24、OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57。各個OBP的GeneBankAccessionNumber如下表所示：OBPAccession#OBPAccession#OBPAccession#OBP1AY146721OBP21AY146728OBP41AY146748OBP2AY146719OBP22AY146730OBP42AY146747OBP3AY146745OBP23AY146733OBP43AY146746OBP4AY146731OBP24AY146734OBP44AY146732OBP5AY146729OBP25AY146735OBP45AY146759OBP6AY146725OBP26AY146736OBP46AY330173OBP7AY146742OBP27AY146737OBP47AY330174OBP8AY146744OBP28AY146738.OBP48AY330175OBP9AY146740OBP29AY146739OBP49AY330176OBP10AY146741OBP30AY146758OBP50AY330177OBP11AY146743OBP31AY146760OBP51AY330178OBP12AY146716OBP32AY146755OBP52AY330172OBP13AY146718OBP33AY146754OBP53AY330179OBP14AY146717OBP34AY146753OBP54AY330180OBP15AY146720OBP35AY146752OBP55AY330181OBP16AY146722OBP36AY146751OBP56AY330182OBP17AY146723OBP37AY146750OBP57AY330183OBP18AY146724OBP38AY146749OBP19AY146726OBP39AY146757OBP20AY146727OBP40AY146756優(yōu)選地，所述硅納米線的直徑范圍為20-300nm。優(yōu)選地，所述昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP通過連接體與所述硅納米線連接。進一步優(yōu)選地，所述連接體可選用硅烷化試劑和戊二醛共同作為連接體。更進一步優(yōu)選地，所述硅烷化試劑可選用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)。本發(fā)明的第二方面，提供了前述生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：(1)采用氧等離子體對硅納米線進行活化處理；(2)采用硅烷化試劑修飾硅納米線，形成以氨基基團結(jié)尾的分子膜層；(3)采用戊二醛修飾硅納米線，形成以醛基基團結(jié)尾的分子膜層；(4)采用昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP修飾硅納米線。優(yōu)選地，步驟(1)中，采用氧等離子體對硅納米線進行活化處理的條件為：氧氣流速50～100sccm，處理時間30～500s，功率：30～50W。優(yōu)選地，步驟(2)中，所述硅烷化試劑可選用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)。更優(yōu)選地，修飾時，將硅烷化試劑采用乙醇溶液作為溶劑，硅烷化試劑濃度為0.5％～5％(v/v)，修飾時間為2～20h。優(yōu)選地，步驟(3)中，所述戊二醛的溶液濃度為1％～10％(v/v)。優(yōu)選地，步驟(4)中，修飾時采用的OBP濃度為10μmol/L～1mmol/L。本發(fā)明的第三方面，提供了前述生物傳感器在制備氣味分子生物傳感檢測系統(tǒng)中的用途。本發(fā)明的第四方面，提供一種氣味分子生物傳感檢測系統(tǒng)，包括前述生物傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明的生物傳感器以硅納米線為換能器，以昆蟲氣味結(jié)合蛋白(OdorantBindingProtein，OBP)為生物敏感元件，利用氣味分子與OBP分子的特異性結(jié)合，造成OBP分子構(gòu)象的改變，從而使硅納米線表面的電荷密度發(fā)生變化，通過檢測硅納米線電阻/電流的變化，實現(xiàn)對氣味分子的高靈敏、實時檢測。本發(fā)明所制得的氣味識別生物傳感器重現(xiàn)性好、靈敏度高、易于實現(xiàn)微型化并且能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測。(2)本發(fā)明采用硅納米線作為換能器，其比表面積高，對表面電荷密度改變極為敏感，可實現(xiàn)氣相條件下氣味分子的高靈敏檢測，檢測靈敏度達到ppb量級；工藝過程簡單，可控性強，可與現(xiàn)有半導(dǎo)體工藝完全兼容；成本較低，適于批量生產(chǎn)。(3)本發(fā)明的生物傳感器能夠可逆地結(jié)合氣味分子，可重復(fù)使用，節(jié)約成本。附圖說明圖1為本發(fā)明硅納米線表面連接修飾OBP蛋白分子的方法示意圖。圖2為本發(fā)明一種基于硅納米線的氣味識別生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中標(biāo)號：1硅，2氧化硅，3電極，4硅納米線，5OBP蛋白分子。圖3：本發(fā)明實施例1制備得到的單體的目的蛋白OBP1、OBP4、OBP5、OBP7、OBP20。圖4：對所得目的蛋白OBP1進行測序結(jié)果翻譯并與數(shù)據(jù)庫中蛋白序列比對。圖5：對所得目的蛋白OBP4進行測序結(jié)果翻譯并與數(shù)據(jù)庫中蛋白序列比對。圖6：對所得目的蛋白OBP5進行測序結(jié)果翻譯并與數(shù)據(jù)庫中蛋白序列比對。圖7：對所得目的蛋白OBP7進行測序結(jié)果翻譯并與數(shù)據(jù)庫中蛋白序列比對。圖8：對所得目的蛋白OBP20進行測序結(jié)果翻譯并與數(shù)據(jù)庫中蛋白序列比對。圖9A為OBP7氣味識別傳感器檢測氣味分子的靈敏度實驗數(shù)據(jù)。圖9B為OBP1氣味識別傳感器檢測氣味分子的靈敏度實驗數(shù)據(jù)。圖9C為OBP4氣味識別傳感器檢測氣味分子的靈敏度實驗數(shù)據(jù)。圖9D為OBP5氣味識別傳感器檢測氣味分子的靈敏度實驗數(shù)據(jù)。圖9E為OBP20氣味識別傳感器檢測氣味分子的靈敏度實驗數(shù)據(jù)。圖10為OBP7氣味識別傳感器檢測氣味分子的探測反應(yīng)時間實驗數(shù)據(jù)。圖11為OBP7氣味識別傳感器檢測氣味分子的信號強度實驗數(shù)據(jù)。圖12為OBP7氣味識別傳感器檢測氣味分子的選擇性靈敏度實驗數(shù)據(jù)。圖13為OBP5氣味識別傳感器檢測氣味分子的選擇性靈敏度實驗數(shù)據(jù)。具體實施方式岡比亞按蚊，Anophelesgambiae，蚊科按蚊屬的一種昆蟲。岡比亞按蚊是非洲重要的傳瘧媒介，也是寄生蟲學(xué)研究的模式生物之一。氣味結(jié)合蛋白OBP可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備獲得或者其他商購?fù)緩将@得。本發(fā)明中通過原核表達系統(tǒng)制備獲得OBP1、OBP2、OBP3、OBP4、OBP5、OBP6、OBP7、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP20、OBP21、OBP22、OBP23、OBP24、OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57。硅納米線作為一種新的一維納米材料，能通過簡單的方法大量制備，可采用“自上而下”或“自下而上”方法制備得到硅納米線，在硅納米線兩端制備電極。例如：可采用化學(xué)氣相沉積法制備硅納米線或者可采用化學(xué)刻蝕法制備硅納米線。本發(fā)明的實施例中，通過電子束光刻制備出硅納米線，通過金屬濺射和腐蝕在硅納米線兩端制備電極。在設(shè)計生物傳感器時，選擇適合于測定對象的識別功能物質(zhì)，是極為重要的前提。要考慮到所產(chǎn)生的復(fù)合物的特性。根據(jù)分子識別功能物質(zhì)制備的敏感元件所引起的化學(xué)變化或物理變化，去選擇換能器，是研制高質(zhì)量生物傳感器的另一重要環(huán)節(jié)。敏感元件中光、熱、化 學(xué)物質(zhì)的生成或消耗等會產(chǎn)生相應(yīng)的變化量。根據(jù)這些變化量，可以選擇適當(dāng)?shù)膿Q能器?；瘜W(xué)修飾是提高傳感器選擇性的有效方法，通過選擇恰當(dāng)?shù)男揎椢?，使得修飾物目?biāo)物有著專一的相互作用，這種相互作用又明顯影響著一維納米材料的電導(dǎo)，利用這種性質(zhì)可以構(gòu)筑高選擇性、高靈敏性的生物傳感器。硅基納米材料由于具有共價穩(wěn)定性，容易進一步修飾，與硅技術(shù)兼容性，使硅納米線的應(yīng)用更廣泛。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，硅納米線特殊的表面性質(zhì)使其容易與APTES連接，并進一步與其他分子共價鍵合實現(xiàn)傳感功能。用APTES修飾的硅納米線可直接通過電導(dǎo)率的改變進行對生物分子的識別。本發(fā)明通過廣泛而深入的研究發(fā)現(xiàn)，靈敏度的提高并不是簡單地硅納米線加入OBP蛋白體系就能夠?qū)崿F(xiàn)的，而是OBP蛋白修飾到硅納米線表面后，由于表面的特殊效應(yīng)使得靈敏度得到改善。而且，OBP蛋白修飾的硅納米線對生物傳感器的靈敏度可通過對修飾OBP蛋白量的優(yōu)化進一步提高。以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。在進一步描述本發(fā)明具體實施方式之前，應(yīng)理解，本發(fā)明的保護范圍不局限于下述特定的具體實施方案；還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明實施例中使用的術(shù)語是為了描述特定的具體實施方案，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍；在本發(fā)明說明書和權(quán)利要求書中，除非文中另外明確指出，單數(shù)形式“一個”、“一”和“這個”包括復(fù)數(shù)形式。當(dāng)實施例給出數(shù)值范圍時，應(yīng)理解，除非本發(fā)明另有說明，每個數(shù)值范圍的兩個端點以及兩個端點之間任何一個數(shù)值均可選用。除非另外定義，本發(fā)明中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員通常理解的意義相同。除實施例中使用的具體方法、設(shè)備、材料外，根據(jù)本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員對現(xiàn)有技術(shù)的掌握及本發(fā)明的記載，還可以使用與本發(fā)明實施例中所述的方法、設(shè)備、材料相似或等同的現(xiàn)有技術(shù)的任何方法、設(shè)備和材料來實現(xiàn)本發(fā)明。除非另外說明，本發(fā)明中所公開的實驗方法、檢測方法、制備方法均采用本
技術(shù)領(lǐng)域：
常規(guī)的分子生物學(xué)、生物化學(xué)、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和分析、分析化學(xué)、細(xì)胞培養(yǎng)、重組DNA技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)。這些技術(shù)在現(xiàn)有文獻中已有完善說明，具體可參見Sambrook等MOLECULARCLONING：ALABORATORYMANUAL，Secondedition，ColdSpringHarborLaboratoryPress，1989andThirdedition，2001；Ausubel等，CURRENTPROTOCOLSINMOLECULARBIOLOGY，JohnWiley&Sons，NewYork，1987andperiodicupdates；theseriesMETHODSINENZYMOLOGY，AcademicPress，SanDiego；Wolffe，CHROMATINSTRUCTUREANDFUNCTION，Thirdedition，AcademicPress，SanDiego，1998；METHODSINENZYMOLOGY，Vol.304，Chromatin(P.M.WassarmanandA.P.Wolffe，eds.)，Academic Press，SanDiego，1999；和METHODSINMOLECULARBIOLOGY，Vol.119，ChromatinProtocols(P.B.Becker，ed.)HumanaPress，Totowa，1999等。實施例1氣味結(jié)合蛋白OBP的獲得一、岡比亞按蚊(AnopheleGambiae)氣味結(jié)合蛋白OBP原核重組表達載體的構(gòu)建及誘導(dǎo)表達：通過限制性內(nèi)切酶BamHI和XhoI雙酶切的方法，將OBP蛋白表達序列構(gòu)建到pET28a-Trx載體中，其中pET28a與Trx之間使用內(nèi)切酶NdeI連接，Trx與OBP之間通過Linker(TEV蛋白酶特異性識別序列對應(yīng)的DNA序列)連接，從而構(gòu)建融合表達序列結(jié)構(gòu)為Trx-Linker-OBP-His的重組表達載體：pET28a-Trx-AgamOBP1(氨基酸序列如SEQIDNO.1所示)、pET28a-Trx-AgamOBP4(氨基酸序列如SEQIDNO.2所示)、pET28a-Trx-AgamOBP5、pET28a-Trx-AgamOBP7、pET28a-Trx-AgamOBP20(其氨基酸序列分別對應(yīng)SEQIDNO.1～5)等。將重組表達載體轉(zhuǎn)化至大腸桿菌BL21(DE3)細(xì)胞中，220rpm振蕩培養(yǎng)至OD600＝0.6～0.8，加入異丙基---D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG，終濃度0.8mM)，37℃誘導(dǎo)培養(yǎng)3～4h。二、OBP融合蛋白的純化：1)菌體在還原狀態(tài)下的破碎：收集誘導(dǎo)培養(yǎng)后的大腸桿菌菌體，用破菌緩沖液(50mMTris，pH8.0，200mMNaCl，5mMDTT，50mML-精氨酸)重懸后超聲破碎，離心40min，收集離心所得上清；2)融合蛋白的復(fù)性：向上清中分多次滴加終濃度為15mM的GSSG溶液，4℃條件下攪拌1～2h，使融合蛋白緩慢折疊；3)融合蛋白的Ni-NTA柱親和層析：收集步驟2)中的上清，用0.45μm纖維素膜過濾后，與Ni-NTA瓊脂糖凝膠樹脂(購自Qiagen)結(jié)合，用濃度為50mM、200mM、500mM的咪唑溶液進行洗脫；4)融合蛋白去除Trx標(biāo)簽：將洗脫的融合蛋白溶液通過透析的方法去除咪唑，然后用TEV蛋白酶切除Trx標(biāo)簽；經(jīng)過Ni-NTA柱親和層析，得到只含有His標(biāo)簽的目的蛋白；5)目的蛋白的離子交換層析和凝膠過濾層析：步驟4)中的目的蛋白分別經(jīng)陰離子交換層析和凝膠過濾層析進行分離，得到高純度、折疊正確的目的蛋白，具體步驟如下：平衡：將HiTrapQFF陰離子交換層析柱接入蛋白純化儀AKTAExplorer10系統(tǒng)，用startbuffer(50mMTris，pH8.0)沖洗約3個柱體積，平衡至基線水平；上樣：以2mL/min的流速將上樣環(huán)中蛋白樣品注入HiTrapQFF陰離子交換層析柱；平衡：用startbuffer(50mMTris，pH8.0)沖洗2～3個柱體積，流速2mL/min，使未結(jié)合 的蛋白樣品流出，平衡至基線水平；洗脫：用ElutionBuffer(50mMTris，pH8.0，1MNaCl)進行鹽濃度梯度洗脫，流速2mL/min；收集：依據(jù)OD280曲線收集洗脫所得蛋白樣品；將陰離子交換層析分離出的各洗脫峰樣品分別進行凝膠過濾層析，洗脫液為(50mMTris,pH8.0,200mMNaCl)，得到單體的目的蛋白OBP1、OBP4、OBP5、OBP7、OBP20(如圖3所示)。對所得目的蛋白OBP1、OBP4、OBP5、OBP7、OBP20進行測序結(jié)果翻譯并與數(shù)據(jù)庫中蛋白序列比對，完全一致(如圖4～8所示)。本發(fā)明還參照本實施例的方法制備獲得了OBP2、OBP3、OBP6、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP21、OBP22、OBP23、OBP24、OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57。實施例2基于硅納米線的氣味識別生物傳感器的制備(1)硅納米線的制備：采用“自上而下”或“自下而上”方法制備得到硅納米線，在硅納米線兩端制備電極。具體的，例如：通過電子束光刻制備出硅納米線，通過金屬濺射和腐蝕在硅納米線兩端制備電極。制備獲得的硅納米線的直徑范圍為20-300nm。(2)硅納米線表面修飾：采用氧等離子體(氧氣流速50sccm，處理時間30s，功率：50W)對所得硅納米線進行表面處理；采用2％(v/v)的APTES乙醇溶液將硅納米線浸泡過夜(10h)，用酒精沖洗之后氮氣吹干；將硅納米線放入120℃烘箱中烘烤15分鐘；采用2.5％(v/v)的戊二醛溶液對硅納米線修飾2h，去離子水沖洗，氮氣吹干；分別采用濃度為1mg/mL的OBP1蛋白分子溶液、OBP4蛋白分子溶液、OBP5蛋白分子溶液、OBP7蛋白分子溶液以及OBP20蛋白分子溶液對硅納米線表面修飾2h，去離子水沖洗，氮氣吹干，即獲得基于硅納米線的氣味識別生物傳感器：OBP1氣味識別傳感器、OBP4氣味識別傳感器、OBP5氣味識別傳感器、OBP7氣味識別傳感器、OBP20氣味識別傳感器，直接應(yīng)用于氣味分子的檢測。本發(fā)明還參照本實施例的方法制備獲得了分別含有OBP2、OBP3、OBP6、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP21、OBP22、OBP23、OBP24、 OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57的氣味識別傳感器。實施例3基于硅納米線的氣味識別生物傳感器的使用將本發(fā)明實施例2所制備的生物傳感器，直接應(yīng)用于氣味分子的檢測。測試時將基于硅納米線的氣味識別生物傳感器放入遮光的密閉容器中，源漏兩端施加1V的電壓，經(jīng)后端測試電路在電性能測試儀上檢測硅納米線電流。在室溫環(huán)境下，將一定體積v的氣味分子飽和蒸汽注入放置氣味識別生物傳感器體積v0的密閉容器中，經(jīng)如下?lián)Q算公式得出目標(biāo)氣體的濃度(單位為mol/L)。其中v是注入的氣味分子體積，v0是密閉容器的體積，p是氣味分子的飽和蒸汽壓值，p0是大氣壓強，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值為101.325kPa。當(dāng)氣味分子與修飾在氣味識別生物傳感器表面的OBP蛋白發(fā)生特異性結(jié)合，經(jīng)后端測試電路在電測試儀上檢測納米線電流出現(xiàn)明顯變化，即可判定器件對該濃度氣味分子具有敏感性。首先，使用OBP氣味識別傳感器(亦即，OBP修飾的硅納米線器件)檢測氣味分子，表現(xiàn)出了極高的靈敏度，極快的反應(yīng)速度，極大的信號強度和良好的選擇性。(1)目標(biāo)分子探測靈敏度：將硅納米線器件放入遮光密閉容器中，采用4200-SCS測量得到其電流值I1，采用電流的峰峰值除以得到電流的有效值噪聲N0。通入一定體積的壬酸室溫飽和蒸汽，測得電流值為I2，若(I1-I2)/N0>3則器件對該濃度分子有響應(yīng)。如圖9A所示，OBP7氣味識別傳感器靈敏度小于1.5e-9mol/L(33ppb)。如圖9B所示，在密閉容器中，箭頭處加入1.5e-9mol/L壬酸，OBP1氣味識別傳感器的靈敏度小于1.5e-9mol/L。如圖9C所示，在密閉容器中，箭頭處加入1.5e-9mol/L壬酸，OBP4氣味識別傳感器的靈敏度小于1.5e-9mol/L。如圖9D所示，在密閉容器中，箭頭處加入1.5e-9mol/L壬酸，OBP5氣味識別傳感器的靈敏度小于1.5e-9mol/L。如圖9E所示，在密閉容器中，箭頭處加入1.5e-9mol/L壬酸，OBP20氣味識別傳感器的靈敏度小于1.5e-9mol/L。本發(fā)明還通過實驗獲知，分別含有OBP2、OBP3、OBP6、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP21、 OBP22、OBP23、OBP24、OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57的氣味識別傳感器，也具有類似水平的靈敏度。(2)探測反應(yīng)時間：將硅納米線器件放入遮光密閉容器中，待其電流穩(wěn)定后注入一定體積的壬酸室溫飽和蒸汽，觀測硅納米線電流直至電流再次趨于穩(wěn)定。從硅納米線器件出現(xiàn)響應(yīng)開始，到硅納米線電流達到穩(wěn)定值的90％所需的時間為探測反應(yīng)時間。結(jié)果，如圖10所示，OBP7氣味識別傳感器的響應(yīng)時間小于10s。采用相同的方法檢測得知，其他，OBP1氣味識別傳感器、OBP4氣味識別傳感器、OBP5氣味識別傳感器、OBP20氣味識別傳感器的響應(yīng)時間也都小于10s。本發(fā)明還通過實驗獲知，分別含有OBP2、OBP3、OBP6、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP21、OBP22、OBP23、OBP24、OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57的氣味識別傳感器，響應(yīng)時間也都小于10s。(3)信號強度：將硅納米線器件放入遮光密閉容器中測量得到其電流為I1，之后注入一定體積的壬酸室溫飽和蒸汽，測得硅納米線電流變?yōu)镮2。則I1-I2為信號強度。結(jié)果，如圖11所示，OBP7氣味識別傳感器的信號強度達10μA。采用相同的方法檢測得知，其他，OBP1氣味識別傳感器、OBP4氣味識別傳感器、OBP5氣味識別傳感器、OBP20氣味識別傳感器的信號強度也都達到10μA。本發(fā)明還通過實驗獲知，分別含有OBP2、OBP3、OBP6、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP21、OBP22、OBP23、OBP24、OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57的氣味識別傳感器的信號強度也都達到10μA。(4)選擇性靈敏度：將硅納米線器件放入遮光密閉容器中測量器件電流值，加入一定體積為的壬酸室溫飽和 蒸汽(濃度計算值為C1)，觀測硅納米線電流的變化。之后加入一定體積的干擾分子正已酸室溫飽和蒸汽(濃度計算值為C2)，以達到與壬酸分子相同的電流變化量，則C2/C1即為選擇性靈敏度。結(jié)果如圖12，OBP7氣味識別傳感器的選擇性靈敏度遠(yuǎn)大于100。如圖13，OBP5氣味識別傳感器，具有非常高的選擇性，能夠敏感地區(qū)分不同碳原子數(shù)目的同系物分子。采用相同的方法進行檢測，其他，OBP1氣味識別傳感器、OBP4氣味識別傳感器、OBP20氣味識別傳感器的選擇性靈敏度遠(yuǎn)大于100，具有非常高的選擇性，能夠敏感地區(qū)分不同碳原子數(shù)目的同系物分子。本發(fā)明還通過實驗獲知，分別含有OBP2、OBP3、OBP6、OBP8、OBP9、OBP10、OBP11、OBP12、OBP13、OBP14、OBP15、OBP16、OBP17、OBP18、OBP19、OBP21、OBP22、OBP23、OBP24、OBP25、OBP26、OBP27、OBP28、OBP29、OBP30、OBP31、OBP32、OBP33、OBP34、OBP35、OBP36、OBP37、OBP38、OBP39、OBP40、OBP41、OBP42、OBP43、OBP44、OBP45、OBP46、OBP47、OBP48、OBP49、OBP50、OBP51、OBP52、OBP53、OBP54、OBP55、OBP56、OBP57的氣味識別傳感器的選擇性靈敏度也均遠(yuǎn)大于100，具有非常高的選擇性，能夠敏感地區(qū)分不同碳原子數(shù)目的同系物分子。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁1 2 3