组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
互补 DNA 靶标（complementary DNA target，40-mer cDNA，Alexandrium minutum 大 rRNA 基因片段）；样品基质为水溶液/缓冲液（0.5 M NaCl、10^-2 M MgCl2）
检测原理
激光光烧蚀使 PET 薄膜获得弱压电/电声特性。两条银微带电极间施加 10 mVpp 交流信号，在微电极/PET/金层界面激发约 29.6 MHz 的纵向机械波共振。金表面通过硫醇自组装固定 20-mer DNA 探针；当 40-mer 互补靶标 DNA 加入 MgCl2 缓冲液后，探针与靶标杂交形成双链，使界面质量、粘弹性和电声边界条件改变。该界面变化调制 BVD 等效电路的 R、L、C 参数，网络分析仪扫描导纳并拟合参数，从而反映靶标 DNA 的杂交程度。该方案未使用酶催化或核酸扩增放大，主要依赖电声共振对界面变化的响应。
检测灵敏度
未报告
效应效果
作者以 27 MHz（9 MHz 三次泛音）QCM 为参照，DNA 探针固定引起 260 Hz 频移，1.7 µM 靶标杂交引起 230 Hz 频移，杂交比约 44%，与既往约 40% 一致。PET 微芯片在 29.6 MHz 共振处，多次 DNA 杂交循环中 R、L、C 参数变化可重复；但品质因数仅 10，明显低于 QCM 的 1350，频宽约 3 MHz，大于 QCM 的 0.02 MHz。器件比石英微天平小约 100 倍，采用无接触电极配置，可避免法拉第反应损伤生物层，作者认为其适合声学传感器在生物芯片中大规模集成。
传感器的构成
- 基底/电声换能层：100 µm PET（Melinex）薄膜，经 193 nm 激光光烧蚀形成 2 mm 凹陷盘和微通道，作为柔性电声共振介质。
- 激励/读取电极：两条平行微带电极，填充银浆（Electra ED3000），位于 50 µm 深、100 µm 宽光烧蚀微通道中，施加 10 mVpp 交流信号并读取导纳。
- 绝缘封装层：第二层 PET 薄膜在 60 °C 热压 4 h 覆盖银电极，形成无接触配置，避免电极与溶液直接接触。
- 识别界面/金属修饰层：凹陷 PET 盘上 15 nm 金层（直流等离子体溅射），提供硫醇自组装界面并参与 29.6 MHz 电声共振。
- 识别元件：20-mer 5′-thiol-C6-DNA 探针（Eurogentec），以 10 µg/mL 于 0.5 M NaCl 中固定 1 h，捕获互补 DNA。
- 杂交介质：10^-2 M MgCl2 水溶液，提供 DNA 杂交环境；靶标 DNA 加入后形成双链。
- 读出接口：银导电浆连接导线，网络分析仪（HP 4194A）测量导纳并用 BVD 等效电路解析 R、L、C、C0。
中文摘要
本研究采用激光光烧蚀聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）柔性介电有机聚合物，设计了一种用于 DNA 检测的微型化电声生物传感器芯片。该微芯片由 100 μm 厚 PET 层构成，一侧在光烧蚀微通道中制备两条微带电极，另一侧为凹陷的光烧蚀圆盘并溅射镀金。在两电极间施加电信号时，微电极/PET/金层界面处形成约 30 MHz 的电声共振。共振响应可用 Butterworth–Van Dyke（BVD）等效电路拟合，即串联 RLC 运动支路与静态电容 C0 支路并联。在金表面进行多轮 DNA 杂交后，导纳谱中 R、L、C 参数出现可重复变化。为验证 PET 器件用于生物分析的有效性，作者同步在 27 MHz（基频 9 MHz 三次泛音）石英晶体微天平上进行相同杂交实验。该 PET 电声器件比石英微天平小约 100 倍，有望用于声学传感器在生物芯片中的大规模集成。
英文摘要
Laser photoablation of poly(ethylene terephthalate) (PET), a flexible dielectric organic polymer, was used to design an acoustic miniaturized DNA biosensor. The microchip device includes a 100-microm-thick PET layer, with two microband electrodes patterned in photoablated microchannels on one side and a depressed photoablated disk decorated by gold sputtered layer on the other side. Upon application of an electric signal between the two electrodes, an electroacoustic resonance phenomenon at approximately 30 MHz was established through the microelectrodes/PET/ gold layer interface. The electroacoustic resonance response was fitted with a series RLC motional arm in parallel with a static Co arm of a Buttlerworth-Van Dyke equivalent circuit: admittance spectra recorded after successive cycles of DNA hybridization on the gold surface showed reproducible changes on R, L, and C parameters. The same hybridizations runs were performed concomitantly on a 27-MHz (9 MHz, third overtone) quartz crystal microbalance in order to validate the PET device developed for bioanalysis applications. The electroacoustic PET device, approximately 100 times smaller than a microbalance quartz crystal, is interesting for the large-scale integration of acoustic sensors in biochips.