感知「利」器｜基於硅納米線的氣味識別生物感測器

本發明的生物感測器，以昆蟲氣味結合蛋白為生物敏感元件，利用氣味分子與OBP分子的特異性結合，造成OBP分子構象的改變，從而使硅納米線表面的電荷密度發生變化，通過檢測硅納米線電阻/電流的變化，實現對氣味分子的高靈敏、實時檢測。

工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，專利已不僅僅是創新的一種保護手段，它已成為商業戰場中的利器。麥姆斯諮詢傾情打造MEMS、感測器以及物聯網領域的專利運營平台，整合全產業鏈知識產權資源，積極推動知識產權保護與有效利用。

隨著人類對嗅覺識別過程理解的深入以及感測技術的發展，電子鼻技術應運而生。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感測系統，它可以在幾小時、幾天甚至數月的時間內連續地、實時地監測特定區域的氣味狀況。與傳統的氣味分析技術，如氣相色譜法，質譜法、火焰離子化檢測法等相比，電子鼻技術具有快捷、簡便、經濟、客觀、準確等優點。電子鼻因其獨特的功能廣泛應用於食品、醫藥、農業、環境監控及公共安全等領域。

從生物嗅覺原理出發進行電子鼻的設計是電子鼻技術研究的發展方向。電子鼻的核心是氣敏感測器陣列，因此根據生物嗅覺原理髮展高靈敏度、高可靠性的氣味識別生物感測器是電子鼻技術發展的關鍵。

納米材料具有與塊體材料截然不同的性質，其獨特的性質為生物感測器發展提供了全新的途徑。基於納米材料的感測器具有靈敏度高、特異性好、響應迅速等優點。目前，基於石墨烯的感測器需要液相條件下進行目標氣味分子檢測，限制了器件應用；基於碳納米管的感測器採用的碳納米管利用現有合成方法製備，多為金屬和半導體混合納米管，器件性能穩定性差；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）的穩定性，對生物感測器的耐久性影響很大。

【推薦發明專利】

《一種基於硅納米線的氣味識別生物感測器》

【發明內容】

本發明提供了一種生物感測器，以硅納米線為換能器，以昆蟲氣味結合蛋白OBP為生物敏感元件。昆蟲氣味結合蛋白OBP，優選自甘比亞按蚊（AnopheleGambiae）氣味結合蛋白OBP。

硅納米線表面連接修飾OBP蛋白分子的方法

本發明的生物感測器，以昆蟲氣味結合蛋白為生物敏感元件，利用氣味分子與OBP分子的特異性結合，造成OBP分子構象的改變，從而使硅納米線表面的電荷密度發生變化，通過檢測硅納米線電阻/電流的變化，實現對氣味分子的高靈敏、實時檢測。本技術所製得的氣味識別生物感測器重現性好、靈敏度高、易於實現微型化，並且能夠實現實時監測。

基於硅納米線的氣味識別生物感測器的結構示意圖

本發明採用硅納米線作為換能器，其比表面積高，對錶面電荷密度改變極為敏感，可實現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，可與現有半導體工藝完全兼容；成本較低，適於批量生產。並且，本技術製得的生物感測器能夠可逆地結合氣味分子，可重複使用，節約成本。

【相關專利】

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【相關報告】

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