组成图示
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传感器类型
场效应晶体管(FET)生物传感器
检测对象
L-谷氨酸（L-glutamate）、谷氨酸钠（monosodium glutamate, MSG）；样品基质：PBS缓冲液、食品样品（如米汤/加工食品）
检测原理
该传感器以柔性swCNT网络作为p型场效应晶体管通道，GOx固定在通道两侧裸露SiO2区域。当L-谷氨酸或MSG进入PBS样品时，GOx催化氧化谷氨酸，生成α-酮戊二酸、氨和过氧化氢。作者通过对照实验发现，三种副产物中只有氨能显著降低swCNT网络电导，因此传感信号主要来自氨对CNT界面/能带状态的调制。在源漏偏置下，氨的积累改变p型CNT通道的载流子浓度或界面势，使源漏电流发生可测变化；谷氨酸浓度越高，酶反应产生的氨越多，电流响应越大。器件采用Pt液体门接地，PBS作为离子介质，swCNT自限吸附形成较均匀网络，提高响应一致性。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或R^2；器件跨导: ~0.63 μA V−1；阈值电压: ~1.3 V；检测示例: 5 nM L-glutamate、200 μM MSG
效应效果
器件在弯曲半径0.5 cm下电学性能无明显变化，显示柔性稳定性。swCNT吸附遵循Langmuir自限过程，形成较均匀网络，使器件对同一分析物响应较均匀，提高重现性。噪声测试中，空气环境A/R为1.324×10−11，PBS中为1.584×10−10，α约1.054和1.029，空气噪声与固体基底swCNT器件相当。对照实验表明，酶反应副产物中只有氨显著降低电导，支持信号选择性。传感器可检测5 nM L-谷氨酸和200 μM MSG；典型加工食品MSG浓度约19–86 mM，作者认为灵敏度足以用于食品检测，并在米汤样品中进行了演示。论文未报告加标回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的定量对比，同时提醒真实样品基质复杂可能带来干扰。
传感器的构成
- 柔性基底：聚酰亚胺（PI）前驱体（DDE/PMDA/NMP）旋涂固化，厚度约50–60 μm，提供可弯曲支撑
- 绝缘缓冲层：二氧化硅（SiO2），约200 nm，低温PECVD沉积，用于分子图案化和swCNT吸附
- 图案化防吸附层：AZ5214光刻胶图案与十八烷基三氯硅烷（OTS）自组装单分子层（SAM），形成甲基终止图案，阻止swCNT非特异性吸附
- 换能通道：单壁碳纳米管（swCNT）网络，选择性吸附并排列在裸露SiO2区域，构成p型FET导电通道
- 电极层：钯（Pd）源漏电极（约20 nm）热蒸发/剥离，提供低接触电阻；金/钛（Au/Ti）电极用于长互连
- 识别催化层：谷氨酸氧化酶（GOx），经3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和戊二醛交联固定在swCNT间裸露SiO2区域
- 读出介质：PBS缓冲液、铂（Pt）液体门/参考电极和Keithley 4200半导体参数分析仪，监测源漏电流变化
中文摘要
本文报道了一种在柔性基底上选择性组装并排列单壁碳纳米管（swCNT）以构建柔性生物传感器阵列的方法。首先，在聚酰亚胺（PI）软基底上通过低温等离子体增强化学气相沉积制备约200 nm二氧化硅（SiO2）缓冲层；随后利用光刻胶图案和十八烷基三氯硅烷（OTS）形成的甲基终止分子图案，在无连接子条件下引导swCNT选择性吸附于裸露SiO2区域，并沉积钯（Pd）源漏电极形成柔性场效应晶体管器件。器件在磷酸盐缓冲液（PBS）中表现出典型p型液体门控特性，并呈现1/f噪声行为。进一步将swCNT之间的裸露SiO2区域用谷氨酸氧化酶（GOx）功能化，使传感器能够选择性检测两种不同环境中的谷氨酸物质：作为神经递质的L-谷氨酸和作为食品添加剂的谷氨酸钠（MSG）。该工艺仅依赖常规微纳加工设施，有望用于神经活动监测和食品添加剂检测等柔性传感应用。
英文摘要
We have developed a method to selectively assemble and align carbon nanotubes (CNTs) on soft substrates for use as flexible biosensors. In this strategy, a thin oxide layer was deposited on soft substrates via low temperature plasma enhanced chemical vapor deposition, and a linker-free assembly process was applied on the oxide surface where the assembly of carbon nanotubes was guided by methyl-terminated molecular patterns on the oxide surface. The electrical characterization of the fabricated CNT devices exhibited a typical p-type gating effect and 1/f noise behavior. The bare oxide regions near CNTs were functionalized with glutamate oxidase to fabricate selective biosensors to detect two forms of glutamate substances existing in different situations: L-glutamic acid, a neurotransmitting material, and monosodium glutamate, a food additive.