專利名稱：：基于碳納米管的葡萄糖傳感器的制作方法基于碳納米管的葡萄糖傳感器發(fā)明背景血液和尿液中葡萄糖檢測(cè)對(duì)于糖尿病診斷是必要的。食品工業(yè)的發(fā)酵過(guò)程中的葡萄糖監(jiān)測(cè)也是必要的，因?yàn)榘l(fā)酵中葡萄糖的數(shù)量對(duì)食品產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響。參見(jiàn)G.Harsanyi,"SensorsinBiomedicalApplications:Fundamentals,TechnologyandApplications,"TechnomicPub.,Lancaster,PA(2000))。葡糖氧化酶(GOD)因其對(duì)葡萄糖的高選擇性和在很廣pH值范圍內(nèi)的高活性，已被廣泛用于葡萄糖生物傳感器中。參見(jiàn)BJ.White等，Biochem.Biophvs.Res.Commun..296,1069(2002)。葡萄糖生物傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性對(duì)于其定量分析應(yīng)用來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵特征。參見(jiàn)例如V.G.Gavalas等，Analvt.Chim.Acta,^2,404(2000);M.Delvaux等，Bios匿Bioelectron.,述，943(2003)。已進(jìn)行了很多嘗試以改進(jìn)生物傳感器的特征，包括使用新型固定化技術(shù)和新的酶固定化材料。玻璃態(tài)碳(GC)、石墨、碳漿、碳纖維、多孔碳和碳球常用作生物傳感器固定化基質(zhì)的電極材料(M.Albareda-Sirvent等，Sens.Actuat,B69,153(2000);S.Sotriropoulou等，Biosens.Bioelectron.,1^,211(2003)。一些GOD傳感器的確顯示很高的靈敏度。但是，這些生物傳感器的壽命只有幾個(gè)星期，且穩(wěn)定性低，從而限制了它們?cè)诳量汰h(huán)境中的使用。參見(jiàn)Z.Liron等(編輯)，NovelApproachesinBiosensorsandRapidDiagnosticAssays,Kluwer,Acad.PlenumPub.,NY(2001)第203頁(yè)。爿暖納米管(CNT)是一種新型的碳材料，可認(rèn)為是通過(guò)將石墨烯層(graphenelayer)折疊成碳圓柱體而形成的。CNT可包括單殼單壁納米管(singleshell-single-wallednanotube,SWNT)或多殼多壁纟內(nèi)米管(severalshells畫multi誦wallednanotube,MWNT)。參見(jiàn)S.Iijima等，Nature.Ml.603(1993);S.Iiiima,Nature,354,56(1991)。CNT因其特殊的幾何結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的電子學(xué)、機(jī)械、化學(xué)和熱學(xué)特性，在電子場(chǎng)發(fā)射器、場(chǎng)效應(yīng)'晶體管、致動(dòng)器、氣體傳感器中具有潛在效用，從而引起人們?nèi)找骊P(guān)注。CNT已被公認(rèn)是有前途的電極材料。SWNT是顯示出高遷移率的半導(dǎo)體,.因?yàn)樗鼈兯械脑佣嘉挥诠鼙砻嫔?。CNT最近才被作為葡萄糖和DNA的生物傳感器進(jìn)行研究，已發(fā)現(xiàn)它們?cè)诜磻?yīng)速度、可逆性和檢測(cè)限方面的性能上要比其它碳電極優(yōu)越得多。參見(jiàn)例如S.Sotriropoulou等，Anal.Bioanal.Chem.,375,103(2003);A.Guis印pe畫Elie等，Nanotech.,U,559(2002);M丄.Pedano等，Bios置Biodectron.,H,269(2003);K.Bestman等，NanoLett.,i727(2003);M.Gao等,Svnth.Metals,137.1393(2003)。但是，它們的潛在效用因?yàn)樾枰芟?，即需要以共價(jià)或非共價(jià)方式將管表面官能化至足夠的穩(wěn)定性和密度，同時(shí)又不破壞納米管兀離域體系。Chen等,丄Amer.Chem.Soc,123,3838(2001)通過(guò)l-芘丁酸、琥珀酰亞胺酯連接基團(tuán)將鐵蛋白這種蛋白質(zhì)固定化在SWNT上。連接基團(tuán)通過(guò)71堆積非共價(jià)吸附到SWNT的壁上。蛋白質(zhì)上的胺基團(tuán)與錨定的琥珀酰亞胺酯反應(yīng)形成酰胺鍵，該鍵能將蛋白質(zhì)或其它含有游離NH2基團(tuán)的分子固定化。但是，Chen等沒(méi)有報(bào)道官能化的SWNT的電學(xué)特性。K.Besterman等，NanoLett,2,727(2003)使用相同的連接基團(tuán)將葡糖氧化酶E.C1丄3.4結(jié)合到碳納米管上。他們觀察到酶的固定化降低了SWNT的電導(dǎo)。使用標(biāo)準(zhǔn)參比電極，發(fā)現(xiàn)官能化的SWNT的電導(dǎo)對(duì)pH和葡萄糖濃度的變化敏感。但是，為產(chǎn)生有用的納米級(jí)生物傳感器，有必要增加SWNT表面上的傳感分子的有效密度。V.M.Mirsky等，Biosensors&Bioelectronics,U,977(1997)報(bào)道，官能化硫醇的自組裝單層能被組裝在金電極上，用來(lái)固定化抗人血清白蛋白(HSA)抗體。隨后的HAS結(jié)合會(huì)導(dǎo)致電極容量下降。這個(gè)方法雖然用來(lái)制作常規(guī)的電極是有前途的，但未曾^L應(yīng)用來(lái)制作納米傳感器。因此，仍不斷需要制作用于生物分析物的耐久靈敏的納米傳感器的方法。發(fā)明概述本發(fā)明提供包含至少一個(gè)自組裝單層(SAM)的生物傳感器如葡萄糖傳感器，所述自組裝單層包含分析物敏感基團(tuán)如葡萄糖敏感基團(tuán)，其附接到碳納米管(CNT)如單壁碳納米管(SWNT)的外壁表面。例如，自組裝單層可通過(guò)末端硫醇基團(tuán)附接到納米管，所述基團(tuán)結(jié)合已沉積在納米管外壁表面上的用于SAM的薄層基材，如亞單層的金屬例如金、銀、銅或鈀。本文所用的術(shù)語(yǔ)"亞單層，，指能保持CNT導(dǎo)電特性的導(dǎo)電金屬或合金(如金)層，例如這層導(dǎo)電金屬或合金不會(huì)連續(xù)到在納米管上形成導(dǎo)電層的程度。如果需要，可將介電層如薄層金屬氧化物如Ta20/Ti02或Si02施加到納米管表面，其用來(lái)通過(guò)游離羥基錨定SAM,或者可將金單層施加到其上。這種層可以是連續(xù)的或者是不連續(xù)的，厚度為約1A至約10(i。分析物敏感基團(tuán)可包括生物分子如蛋白質(zhì)，包括抗體、細(xì)胞因子、抗原、受體等以及酶例如葡萄糖敏感生物分子如GOD。但是，為使生物傳感器對(duì)分析物的靈敏度最大化，優(yōu)選的分析物敏感基團(tuán)不是生物分子如肽或核酸。這種分子包括能夠螯合或共價(jià)結(jié)合靶分析物的有機(jī)官能團(tuán)。對(duì)于葡萄糖和其它糖而言，這種基團(tuán)包括^疇酸根、膦酸根和硼酸根基團(tuán)。下文討論到，當(dāng)水合-B(OHV基團(tuán)結(jié)合一分子葡萄糖時(shí)，Jf被釋放，從而測(cè)試溶液的pH會(huì)下降。而pH下降又會(huì)引起官能化CNT的電導(dǎo)出現(xiàn)可檢測(cè)的變化，該變化可通過(guò)本領(lǐng)域公知的技術(shù)測(cè)量。參見(jiàn)例如B.R.Azamian等，J.Amer.Chem.Soc.124,12664(2002)。葡萄糖與硼酸基團(tuán)的結(jié)合也可用下文公開(kāi)的內(nèi)部熒光測(cè)定法(internalfluorescenceassay)來(lái)測(cè)定。附圖簡(jiǎn)述圖1(A-F)圖示本發(fā)明的生物傳感器的形成。圖2和3分別圖示化合物4和II的合成。發(fā)明詳迷在以下描述中提及了附圖，這些附圖構(gòu)成本文的一部分，給出這些附圖是為了說(shuō)明可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施方案。對(duì)這些實(shí)施方案作了足夠詳細(xì)的描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到其它實(shí)施方案也可使用，且可作出結(jié)構(gòu)上、邏輯上和電學(xué)上的改變而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，以下描述不應(yīng)按限制性意義進(jìn)行理解，本發(fā)明的范圍由后附權(quán)利要求書(shū)限定。圖1A-D是說(shuō)明葡萄糖傳感器的形成的橫截面示意圖。在這個(gè)實(shí)施方案中，二氧化^圭基材210上形成第一層220，然后形成第二層230。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一層是柏或者其熔點(diǎn)比第二層230高的其它層。所述第二層是鎳或鈷，或者碳納米管會(huì)形成于其上的其它材料。如圖2B所示，使用普通的照相平版印刷術(shù)形成了幾個(gè)島或平臺(tái)(250)。每個(gè)島由先前所形成的第一層(240)和第二層(235)構(gòu)成。如圖2C所示，施加熱導(dǎo)致突出于第二層材料(235)的凸起(260)的形成。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形成了所需圖案的平臺(tái)(240),其具有準(zhǔn)備好用于碳納米管生長(zhǎng)的薄Ni島(260)。在一個(gè)實(shí)施方案中，各平臺(tái)是l-5微米矩形，間隔1-5微米。平臺(tái)大小和間隔以及凸起密度都容易更改。圖2D中，在乙烯、甲烷或CO環(huán)境中施加熱(280)后，納米管270已經(jīng)形成在各凸起之上和之間。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用四點(diǎn)溫度探頭(fourpointtemperatureprobe)來(lái)確保維持適當(dāng)?shù)臏囟龋员慵{米管沉積。通過(guò)更改平臺(tái)的大小和間隔、凸起的密度和所形成的納米管的數(shù)量，可改變各島之間的電導(dǎo)率。施加電場(chǎng)以控制CNT的生長(zhǎng)方向和由納米管獲4尋點(diǎn)，于點(diǎn)4交正(point-to-pointcorrection)。由于平臺(tái)是由導(dǎo)電材料形成的，它們?cè)谒a(chǎn)生的生物傳感器中可充當(dāng)電極。如圖1E所示，可通過(guò)將金屬非連續(xù)亞單層濺射到CNT(270)上，提供島(2")形式的金屬層如金層。然后可在金屬島上形成自組裝單層，這些島可能已按需作了進(jìn)一步的圖案加工(patterned)。SAM(280)在自發(fā)的自組裝過(guò)程中形成，在該過(guò)程中SAM組成分子的一端通過(guò)配位作用或通過(guò)離子締合作用共價(jià)結(jié)合到基材表面，例如通過(guò)與帶有氧化物、氫化物、卣素或氫氧化物的基材表面的縮合反應(yīng)，所述基材表面如沉積在CNT上的金屬亞單層或氧化物、氫化硅或卣化硅層表面。下表1總結(jié)了充當(dāng)相應(yīng)金屬性或介電性基材層上的SAM前體的有機(jī)配體，其中R包括下文對(duì)HS-(R)-X所定義的基團(tuán)。表l在相應(yīng)基材上形成穩(wěn)定SAM的配體<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>已嘗試描述SAM表面上官能團(tuán)的排列和濃度。有理由認(rèn)為，長(zhǎng)鏈烴以一致的、與基材幾乎成法線的角度向外突出，在其外圍形成有序密集的二維陣列。參見(jiàn)例如J.Liu等，Chem.Phvs.Lett..303,125(1999)。通過(guò)將該系統(tǒng)暴露于適當(dāng)?shù)幕撬酭S02H或硫醇如HS-(R)-X或二硫化物X-(R)-S-S-(R)-X的溶液，可將co官能化硫醇(280)單層吸附到金、銀、銅、釔、GaAs或InP"島"上，其中每個(gè)R為(C2-C30)烷基、(C6-Cj4)芳基、(CVQ4)芳基(C2-C3Q)烷基、(C2-C3。)烷芳基或(C2-C30)烷基(C6-d4)芳基(C2-C3。)烷基接頭，其中烷基任選被NH、N(d-C0烷基、O、S、CH=CH、C三C等隔開(kāi)。有機(jī)異氰化物可與表l所示的Pt"島"反應(yīng)。或者，如表1所示，可通過(guò)施加薄的介電氧化物層例如Si02、Zr02、In2(VSn02或Ta20s層，為碳納米管表面提供游離羥基(OH)，這些羥基然后可與通式(R、Si-(R)-X或(HO)2P(0)-(R)-X的分子反應(yīng)，其中X和R如上所定義，R"是卣素(C1、Br)或0(C廣C4)烷基。這些SAM通過(guò)各個(gè)分子之間Si-O-Si或Ta-O-Ta鍵的形成而得到強(qiáng)化，它們可以是連續(xù)單層或者有幾層的厚度，或者可以是非連續(xù)的(亞單層)。硅基材表面可通過(guò)SiH基團(tuán)的游離基加成，或者通過(guò)X-R-SiCl3或X-R-Si(OR')3(其中R'是(d-Ct)烷基)與Si02表面如玻璃表面上的游離SiOH基團(tuán)的反應(yīng)，與有機(jī)過(guò)氧化物反應(yīng)或者結(jié)合到X-(R)-CH=CH2。有機(jī)鋰或格氏試劑也可與表1所示的氫化硅部分(moiety)偶聯(lián)。同樣如表1所示，各種金屬氧化物可結(jié)合到羧酸、羥基酰胺和膦酸。X是官能團(tuán)，可結(jié)合靶分析物，或者可通過(guò)進(jìn)一步的反應(yīng)轉(zhuǎn)化成這種結(jié)合基團(tuán)。這種基團(tuán)包括鹵素、CN、NH2、SC(0)CH3、P03H、SCN、環(huán)氧基、乙烯基、C02(CrC4)烷基、OH、C02H、S03H、C02CF3、QH4B(OH2)和B(OH2)。對(duì)于蛋白質(zhì)的固定化，例如V.M.Mirsky等，Biosensors&Bioelectronics,12,977(1997)所教導(dǎo)，可將酸基團(tuán)和氨基基團(tuán)如0>羧基烷基硫醇和o氨基烷基硫醇進(jìn)行活化，以引入鄰苯二甲酰胺基團(tuán)、琥珀酰亞胺基團(tuán)、氯羰基、硝基苯基、CHO和NCS基團(tuán)。硼酸和硼酸鹽封端的硫醇可按以下文獻(xiàn)所公開(kāi)進(jìn)行制備已公開(kāi)的美國(guó)專利申請(qǐng)US-2003國(guó)0027982-Al;Kettoer等，J.Biol.Chem.,259,15106(1984);和Matteson等的美國(guó)專利第4,525,309號(hào)。耙物質(zhì)可包含其所固有的、可與SAM表面的末端官能團(tuán)反應(yīng)的官能團(tuán)，例如對(duì)于糖類是硼酸、乙醛或乙縮醛基團(tuán)或者對(duì)于氨基酸是C02H或朋2基團(tuán)，或者靶物質(zhì)可如下進(jìn)行修飾以引入合適的官能團(tuán)向分子中引入親和素或生物素基團(tuán)以產(chǎn)生結(jié)合對(duì)，或者向有機(jī)聚合物如高分子烴或纖維素中引入官能團(tuán)。靶物質(zhì)和SAM之間的反應(yīng)和/或結(jié)合可以在兩者接觸時(shí)自發(fā)發(fā)生，或者可以在兩者接觸過(guò)程中進(jìn)行催化或以別的方式引發(fā)。參見(jiàn)例如DJ.Pitchard等，Anal.Chenu3605(1995);H.Gau等，Science,283,46(1999)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案涉及通過(guò)將金屬層如金層暴露于通式HS-(R)-X的化合物(其中X是B(OH》或C6H4B(OH)2),來(lái)形成自組裝單層。在葡萄糖水溶液存在下，這些化合物會(huì)與葡萄糖(Glu)或其它含二醇糖類反應(yīng)，形成以下通式的縮酮樣衍生物H"的釋放會(huì)降低局部pH,乂人而改變CNT的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率的升降可用本領(lǐng)域/>知的方法進(jìn)行;險(xiǎn)測(cè)。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案采用了下式I的化合物，這種化合物可在金屬表面如金表面上形成自組裝單層，且可在糖類的存在下發(fā)射熒光OH(I)R其中F表示熒光團(tuán)，R為低級(jí)脂族或芳族基團(tuán)，n和m各自為0、1或2,n+m為整數(shù)2或3,p為1-30,[CH2CH2]p部分和附接到硼原子的苯環(huán)部分被取代或未被取代。式I的化合物在糖類的存在下通過(guò)光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)機(jī)制發(fā)射熒光。傳感器的熒光強(qiáng)度響應(yīng)胺基團(tuán)和熒光團(tuán)之間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移而發(fā)生變化，該光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移由糖幾基與硼酸的結(jié)合調(diào)節(jié)。不存在糖結(jié)合時(shí)，熒光基團(tuán)的熒光^支氮原子的未共用電子對(duì)猝滅。當(dāng)例如葡萄糖結(jié)合時(shí)，未共用電子對(duì)用于鍵形成而不參與焚光猝滅。硼酸和葡萄糖之間硼酸酯的形成會(huì)增加硼酸的Lewis酸性、降低PET，從而傳感器的內(nèi)在熒光被再激發(fā)。在上式I中，熒光團(tuán)(F)包括多種含有兀電子體系的原子或基團(tuán)。優(yōu)選的萸光團(tuán)包括萘基、蒽基、芘基和菲基基團(tuán)。最優(yōu)選的熒光團(tuán)是蒽基。熒光團(tuán)形成性(fluorophore-forming)原子或基團(tuán)任選被取代，只要取代基不會(huì)對(duì)熒光造成不利影響。在式I中，附接到氮原子的R基團(tuán)是低級(jí)脂族(C廣C6)或芳族官能團(tuán)。優(yōu)選R為具有l(wèi)-4個(gè)碳原子的烷基，即甲基、乙基、丙基或丁基，或者為苯基。在式I中，m為0、l或2。因此，本發(fā)明化合物中的氮原子被布置在硼酸部分的附近，該氮原子通過(guò)亞曱基或亞乙基附接或者直接附接在苯基硼酸的鄰位。優(yōu)選m為1，因此氮原子通過(guò)亞甲基附接到苯環(huán)。在式I中，n也為0、l或2，n+m為整數(shù)2或3。因此，氮原子和硼酸的位置貼近焚光團(tuán)。4尤選n為l。附接到苯基硼酸的硼原子的苯環(huán)可被一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)娜〈〈灰@種取代不會(huì)對(duì)熒光造成不利影響。合適取代基的實(shí)例包括甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、甲氧基、乙氧基、丁氧基和苯氧基。式I所表示的本發(fā)明化合物在其分子結(jié)構(gòu)中含有熒光團(tuán)，但在糖類不存在下不會(huì)發(fā)射熒光。應(yīng)理解這是因?yàn)闊晒鈭F(tuán)的熒光被氮原子的未共用電子對(duì)所猝滅；氮原子的電子占據(jù)了熒光團(tuán)的最低激發(fā)單能量態(tài)(lowestexcitedsingletenergystate),乂人而抑制了焚光。^f旦是，本發(fā)明的化合物當(dāng)結(jié)合糖類時(shí)會(huì)發(fā)射高強(qiáng)度的熒光。這個(gè)現(xiàn)象可以這樣解釋糖類的存在在氮原子(N)和硼原子(B)之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，從而形成糖與本發(fā)明苯基硼酸化合物的強(qiáng)復(fù)合物，其中電子不足的硼原子結(jié)合到富含電子的氮原子。因此，氮原子的未共用電子對(duì)已被用來(lái)與硼原子發(fā)生鍵合，而不會(huì)貢獻(xiàn)于猝滅熒光的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，從而顯示該化合物的內(nèi)在熒光。落入本發(fā)明式I化合物范圍內(nèi)的一個(gè)優(yōu)選化合物是下式II的化合物，其中F(熒光團(tuán))為蒽基，R為甲基，n、m和p各自為l。HS仰式II的化合物在單糖如D-葡萄糖和D-果糖的存在下顯示出強(qiáng)度大大增加的熒光。因此，該化合物適合用于檢測(cè)全體單糖或者具體的某種單糖。在檢測(cè)可能含有多種單糖的樣品中的具體某種單糖時(shí)，通常將樣品進(jìn)行預(yù)處理(例如層析)以使各單糖分離，然后再用本發(fā)明的熒光化合物進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的化合物能在表1所示的基材表面上形成自組裝單層。例如，化合物i和n的硫醇基團(tuán)容易吸附到金表面，從而形成包含有充當(dāng)糖結(jié)合位點(diǎn)的游離苯基硼酸部分的單層。硫醇是從其低濃度溶液被吸附上去的，該濃度優(yōu)選0.5-2,5mM，最優(yōu)選1-2mM。合適的溶劑包括曱醇、乙醇和四氫呋喃(THF)。SAM的質(zhì)量耳又決于吸附時(shí)間。合適的吸附時(shí)間從約12小時(shí)到兩三天。為形成最優(yōu)質(zhì)的SAM，優(yōu)選較長(zhǎng)的吸附時(shí)間。金屬表面宜在碳納米管如SWNT的表面上形成為亞單層膜。薄的介電層如金屬氧化物層或二氧化硅層可以是連續(xù)的。合適的基材材料是很好地透過(guò)紅外光、可見(jiàn)光和/或紫外光的材料。由于PET機(jī)制，在糖不存在下，邱皮金屬覆蓋的CNT的金屬區(qū)域不會(huì)發(fā)射熒光；在糖存在下，金屬表面會(huì)發(fā)生熒光。本發(fā)明化合物的PET性質(zhì)根據(jù)附接到硫醇基團(tuán)的亞烷基鏈的長(zhǎng)度而變化。圖1的構(gòu)建物可手術(shù)植入到患者體內(nèi)以便連續(xù)監(jiān)測(cè)葡萄糖水平。在葡萄糖存在下所產(chǎn)生的熒光信號(hào)則通過(guò)光學(xué)手段測(cè)量。如要在體外樣品即從患者活體提取的樣品中檢測(cè)葡萄糖，可用大型熒光檢測(cè)裝置或者用焚光檢測(cè)微系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)熒光，這也構(gòu)成本發(fā)明的一部分。由于在此光學(xué)系統(tǒng)中沒(méi)有使用透鏡和鏡子，在系統(tǒng)的裝配中不要求進(jìn)行嚴(yán)格的校直和定距。但是，當(dāng)使用光源陣列時(shí)，微通道芯片和光源之間可能需要進(jìn)行校直。當(dāng)光源是芯片時(shí)，通過(guò)校直的硅-玻璃靜電4定合(alignedsilicon-glassanodicbonding)或》圭-聚合物-3皮璃4建合實(shí)現(xiàn)校直。本發(fā)明的微系統(tǒng)相比于常失見(jiàn)的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)提供了許多優(yōu)點(diǎn)。常規(guī)的光學(xué)檢測(cè)臺(tái)(bench)往往體積大，價(jià)錢貴。與之對(duì)比，小型化的系統(tǒng)比較便宜，比較緊湊，所需樣品量較少，容易使用。這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于糖尿病患者進(jìn)行葡萄糖自我監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)尤其有用和重要?，F(xiàn)通過(guò)以下非限制性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例12-〖9-o-硫乙基vi-(甲基-『甲基i氨基)曱基)苯基硼s吏m)的制備如下制備(2-溴曱基)苯基硼酸酐如圖2-3所示，使鄰溴甲苯與4美(1.1當(dāng)量)在二乙醚中25。C下進(jìn)行反應(yīng)。-78°C下向硼酸三曱酯(IO當(dāng)量)的二乙醚溶液中滴加格氏試劑。將所得混合物再攪拌2小時(shí)，然后讓其升溫至室溫，再攪拌2小時(shí)。減壓除去二乙醚，從水中重結(jié)晶出固體。將產(chǎn)物苯基硼酸在真空爐中干燥過(guò)夜，產(chǎn)生苯基硼酸酐(2)。將苯基硼酸酐與NBS(N-溴代琥珀酰亞胺)(l.l當(dāng)量)和催化性的AIBN(氮雜異丁基腈)在作為溶劑的四氯化碳中混合。將混合物在200瓦燈的輻射下回流2小時(shí)。溶液趁熱過(guò)濾，除去溶劑，產(chǎn)生2-溴甲基硼酸酐。將溴甲基硼酸酐與9-甲基M曱基-10-羥乙基蒽(3)(2.1當(dāng)量)在氯仿中混合，回流2小時(shí)?；旌衔锢鋮s后過(guò)濾，除去溶劑。然后將固體用二乙醚洗滌，從乙酸乙酯中重結(jié)晶，產(chǎn)生的產(chǎn)物用25%過(guò)量的氫溴酸和硫酸的水溶液(48。/。)進(jìn)行處理。將混合物回流幾小時(shí)。將水不溶性層分離；依次用水、冷濃辟u酸和碳酸鈉溶液洗滌；分離；用氯化鈣干燥；蒸餾產(chǎn)生相應(yīng)的溴化物2-(9-(2-溴乙基)-l-甲基[(甲基)氨基]曱基)苯基硼酸(5)。將95%乙醇和石克脲的混合物在蒸汽浴上加熱至回流溫度。關(guān)掉蒸汽，將該溴化物一次性加入。5分鐘內(nèi)發(fā)生激烈的反應(yīng)，有(5)的異硫脲溴化物鹽從溶液中分離出來(lái)。不再施加熱量，讓這個(gè)放熱反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行到完成。過(guò)濾收集異硫脲溴化物鹽，干燥。將異硫脲溴化物鹽和85%氫氧化鉀水溶液的混合物回流煮沸5小時(shí)。然后給燒^f瓦裝上分液漏斗、進(jìn)氣管和蒸汽蒸餾用冷;疑器。氮?dú)馔ㄟ^(guò)進(jìn)氣管通入，滴加冷卻的硫酸水溶液。繼續(xù)滴加到剛果紅試紙顯示反應(yīng)混合物變酸性，然后加入20%過(guò)量的酸。酸的加入結(jié)束時(shí)，停止通入氮?dú)?，通過(guò)進(jìn)氣管給予蒸汽。將油與蒸餾物中的水分離，在氯化鈣上干燥。將粗產(chǎn)物在氮?dú)夥罩袦p壓下通過(guò)10英寸Vigreux柱進(jìn)行分級(jí)分離，產(chǎn)生式II的化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>實(shí)施例2Superslip⑧顯微鏡玻璃蓋玻片用作納米管芯片的基材。將蓋玻片在Piranha溶液(30。/oH2O2:濃H2SO4l:3)中清潔15秒鐘，用Milli-Q級(jí)的水小心漂洗。然后將蓋玻片在氮?dú)饬髦懈稍?，放入真空蒸發(fā)器中。用PolaronE5000濺射鍍膜系統(tǒng)在蓋玻片上沉積鉑膜(約50nm厚)，然后在鉑膜上沉積鎳膜。將該濺射鍍膜系統(tǒng)維持在2.0x10—2mbar和20mA的條件下180秒鐘。然后對(duì)鎳膜和鉑膜進(jìn)行圖案加工，產(chǎn)生圖1B的島250所表示的交叉指形圖案(interdigitatedfingerpattern),使鎳層退火形成圖ID所示的島(260)。然后沉積碳納米管，以使圖1D所示的各島橋接。在裝配物上濺射亞單層的金，然后將金濺射過(guò)的納米管浸入式II化合物的溶液中15小時(shí)。溶液的濃度為1.0mM，以THF:甲醇9:1為溶劑。這個(gè)固定化過(guò)程用SPR光諮分析法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。SAM形成后，將所得芯片用甲醇漂洗，然后在氮?dú)庀赂稍?。?dāng)暴露于稀葡萄糖溶液時(shí)，該SAM裝配物產(chǎn)生可檢測(cè)的光信號(hào)和相鄰電極間電導(dǎo)的可檢測(cè)變化。參考文獻(xiàn)1:S.Takahashi,etal.,顛/,'ca/Sc/e臟s2004,20,757-759.2.H.Murakami,etal.,C/em^^y2000,940-941.3.D.Huh,etal.,EngineeringinMedicineandBiology,2002,24thAnnualConferenceandtheAnnualFallMeetingoftheBiomedicalEngineeringSocietyEMBS/BMESConference,2002,ProceedingsoftheSecondJointMeeting,Volume2,Oct.2002,1642-1643.所有本文^J用或提及的專利和出版物旨在說(shuō)明本發(fā)明所迷領(lǐng)域的技術(shù)人員的技術(shù)水平，每個(gè)這種被引用的專利或出版物通過(guò)引用結(jié)合到本文中，結(jié)合的程度如同它已單獨(dú)地通過(guò)引用整體進(jìn)行了結(jié)合，或者在本文中整體進(jìn)行了闡述。本申請(qǐng)人保留將任何這種被引用專利或出版物的任何和所有材料和信息有形結(jié)合到本說(shuō)明書(shū)中的權(quán)利。本文描述的具體方法和組合物代表了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，它們是示例性的，并不意在限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它目標(biāo)、方面和實(shí)施方案在本領(lǐng)域技術(shù)人員仔細(xì)研究本說(shuō)明書(shū)后自然會(huì)想到，它們涵括在權(quán)利要求的范圍所確定的本發(fā)明精神內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然知道，可不偏離本發(fā)明的范圍和精神，對(duì)本文所公開(kāi)的本發(fā)明作出不同的替代和修改。本文所示例性描述的本發(fā)明在適當(dāng)情況下，可在本文沒(méi)有具體公開(kāi)認(rèn)為必要的任何一種或多種要素或者一種或多種限制不存在下進(jìn)行實(shí)施。本文所示例性描述的方法和過(guò)程在適當(dāng)情況下可按不同的步驟順序進(jìn)行實(shí)施，且它們并不一定要限制于本文中或權(quán)利要求書(shū)中所指明的步驟順序。本文中和所附權(quán)利要求書(shū)中用到的單數(shù)名詞包括復(fù)數(shù)含義，除非上下文清楚作出另外說(shuō)明。因此例如提及"檢測(cè)器"則包括多個(gè)這種檢測(cè)器，以此類推。本發(fā)明在任何情況下都不能被解釋為局限于本文所具體公開(kāi)的具體實(shí)施例或?qū)嵤┓桨富蚍椒?。本發(fā)明在任何情況下都不能被解釋為受專利和商標(biāo)局的任何審查員或者任何其它官員或雇員作出的任何陳述的限制，除非這種陳述在本申請(qǐng)人的回復(fù)書(shū)中明確地和無(wú)條件或無(wú)保留地專門得到采納。本文所采用的術(shù)語(yǔ)或措辭是作為描迷性用語(yǔ)而不是限制性用語(yǔ)來(lái)使用，并沒(méi)有打算使用這種術(shù)語(yǔ)或措辭來(lái)排斥所說(shuō)明或所描述的特征或其部分的任何等同物，而是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在所提出權(quán)利要求的本發(fā)明范圍當(dāng)中可能有多種不同的〗務(wù)改方案。因此，應(yīng)理解到，雖然本發(fā)明已通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施方案和任選的特征進(jìn)行了具體的公開(kāi)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可能會(huì)采用本文公開(kāi)的原理思路的修改和變化方案，因此認(rèn)為這種修改和變化方案落入所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍當(dāng)中。本文對(duì)本發(fā)明作了寬泛和一般的描述。每個(gè)落入屬類公開(kāi)內(nèi)容(genericdisclosure)當(dāng)中的較窄物類(spedes)和次屬類組群(subgenericgrouping)也構(gòu)成本發(fā)明的一部分。這包括帶有將任何主題從類屬中除去的附帶條件或負(fù)面限制的本發(fā)明類屬描述，不管被除去的材料是否在本文中明確述及。權(quán)利要求1.一種碳納米管，所述碳納米管具有在其外表面上沉積的用于自組裝單層(SAM)的基材薄層，并在所述基材上含有包含式-R-X基團(tuán)的SAM，其中R為有機(jī)連接部分，X為結(jié)合部分，當(dāng)所述碳納米管暴露于含水環(huán)境中的分析物時(shí)其與分析物相互作用，產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)或改變碳納米管的電導(dǎo)性質(zhì)。2.權(quán)利要求l的碳納米管，其中所述基材是金屬亞單層。3.權(quán)利要求1的碳納米管，其中所述金屬是金、銀、銅、4巴、鉑、GaAs或InP。4.權(quán)利要求2或3的碳納米管，其中所述SAM包含有機(jī)硫醇。5.權(quán)利要求3的碳納米管，其中所述金屬是金，所述SAM包含有機(jī)硫基基團(tuán)或有機(jī)磺基基團(tuán)。6.權(quán)利要求1的碳納米管，其中所述基材是Si02層或包含Si-OH、Si-H或Si-Cl基團(tuán)的硅層。7.權(quán)利要求6的碳納米管，其中R直接結(jié)合到基材層的硅原子。8.權(quán)利要求6的碳納米管，所述碳納米管包含sSi-O-R-X基團(tuán)。9.權(quán)利要求6的碳納米管，其中所述SAM通過(guò)以下工藝形成，所述工藝包括使所述基材與X-R-SiCl3、X-R-Si(OR1)3、(X-R-C02)2、X-R-CH=CH2、X-R-Li或X-R-MgX反應(yīng)，R1為(d-Ct)烷基。10.權(quán)利要求l的碳納米管，其中所述基材是金屬氧化物層。11.權(quán)利要求10的碳納米管，其中所述金屬氧化物層是Ta205/Ti02。12.權(quán)利要求10或11的石友納米管，其中所述SAM通過(guò)以下工藝形成，所述工藝包括使所述基材層與X-R-C02H、X-C(O)NHOH或X-R-P03H2反應(yīng)。13.權(quán)利要求1、2、6或10的碳納米管，其中R為(C2-C3o)烷基、(C2-C3Q)烷基(C6-C!2)芳基、(C6-C!2)芳基(C2-C3。)烷基或(C2-C3Q)烷基(Q-Cu)芳基(C2-C3o)烷基，其中烷基任選被NH、N(d-CO烷基、O、S、-CH=CH-、-OC-或它們的組合隔開(kāi)。14.權(quán)利要求1的碳納米管，其中X為酶。15.權(quán)利要求l的碳納米管，其中X為葡糖氧化酶，分析物為葡萄糖。16.權(quán)利要求l的碳納米管，其中X為-B(OHV，分析物為糖。17.權(quán)利要求1的碳納米管，其中所述碳納米管是單壁碳納米管。18.權(quán)利要求2的碳納米管，所述碳納米管在其外表面和金屬亞單層之間還包含介電氧化物層。19.一種碳納米管，所述碳納米管具有在其外表面上沉積的介電氧化物膜，在所述氧化物膜上具有式(R、Si-(R)-X、X-R-C02H、X-R-C(O)NHOH或(H0)2P(0)-(R)-X的化合物的自組裝單層，其中R2為Cl、Br或(C!-C4)烷氧基，其中所述化合物的各(R、Si-基團(tuán)或(HO)2P(0)-結(jié)合到所述氧化物層，R為有機(jī)連接部分，X為結(jié)合部分，當(dāng)所述碳納米管暴露于含水環(huán)境中的分析物時(shí)其與分析物相互作用，產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)或改變碳納米管的電導(dǎo)性質(zhì)。20.權(quán)利要求19的碳納未管，其中R為(C2畫C3o)烷基、(C6-C14)芳基、(CrC3Q)烷基(Q-d4)芳基、(CVC3Q)烷基(C6-d4)芳基(C2-C30)烷基或(C6-d4)芳基(C2-C3o)烷基，其中烷基任選被-O-、-S-、-CH=CH-、-C三C-、NH或N(CrCO烷基隔開(kāi)。21.權(quán)利要求19的碳納米管，其中X為酶。22.權(quán)利要求21的碳納米管，其中X為葡糖氧化酶，分析物為葡萄糖。23.權(quán)利要求19的碳納米管，其中X為-B(OHV，分析物為糖。24.權(quán)利要求19的碳納米管，其中所述碳納米管是單壁碳納米管。25.—種檢測(cè)含水介質(zhì)中的葡萄糖濃度的方法，所述方法包括使權(quán)利要求1或19的碳納米管與包含葡萄糖的含水介質(zhì)接觸，并測(cè)量由含水介質(zhì)中葡萄糖的存在所引起的碳納米管電導(dǎo)或熒光的變化。26.權(quán)利要求25的方法，其中所述含水介質(zhì)是水。27.權(quán)利要求26的方法，其中所述含水介質(zhì)是血液或血漿。全文摘要本發(fā)明提供傳感器如生物傳感器，其包含至少一個(gè)含有分析物敏感基團(tuán)如葡萄糖敏感基團(tuán)的自組裝單層(SAM)，所述自組裝單層通過(guò)末端基團(tuán)結(jié)合已沉積在碳納米管(CNT)如單壁碳納米管(SWNT)外壁表面上的金屬或金屬氧化物薄層，而附接到該碳納米管的外壁表面。文檔編號(hào)G01J5/02GK101233241SQ200680027729公開(kāi)日2008年7月30日申請(qǐng)日期2006年6月2日優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日發(fā)明者B·E·科爾,Y·古申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司