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
血管内皮生长因子（VEGF/VEGF165）；样品基质：PBS 缓冲液（pH 7.4/7.5）
检测原理
抗 VEGF RNA 适配体通过 DMT-MM 共价固定于羧基化聚吡咯纳米管（CPNTs）表面，作为识别元件。VEGF 的等电点约 8.5，在 pH 7.5 的 PBS 中呈正电荷，与适配体特异性结合后作为分子栅介质，使 CPNT 表面积累负电荷，削弱 p 掺杂效应并改变载流子浓度，导致源漏电流 ISD 下降；VEGF 浓度越高，电流变化越大。该 FET 采用一维 CPNT 导电沟道，减小横向电流分流，增强表面电荷调制；CPNT2 直径更小、比表面积和导电性更高，因此灵敏度约为 CPNT1 的两倍。系统通过 Ag/AgCl 参比电极施加门电位，实时读取 ISD 归一化变化。
检测灵敏度
LOD: 400 fM（CPNT2-aptamer）；4 pM（CPNT1-aptamer）；线性范围: 低于 4 mM（原文表述，高于该值灵敏度饱和）
效应效果
该传感器对 VEGF 的响应时间小于 1 s，可实时监测源漏电流变化。与未修饰 CPNT 的 FET 对照相比，适配体修饰传感器表现出特异性响应。CPNT2-aptamer 的检测限为 400 fM，优于 CPNT1-aptamer 的 4 pM，且在低浓度下灵敏度约为 CPNT1 的两倍；CPNT1 的检测限比 Si 纳米线 FET 低约两个数量级。传感器经洗涤、漂洗和干燥后可重复使用，在 4 pM 和 400 pM VEGF 下连续三次检测均给出可重复、一致信号。作者认为该 FET 平台无标记、便捷、灵敏，可实时识别目标分子，为癌症实时诊断提供路线。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃基底上光刻金指叉微电极阵列（IDA），Au 20 nm/Ti 10 nm，作为源极（S）和漏极（D）。
- 界面偶联层：5 wt% (3-aminopropyl)trimethoxysilane（APS）处理 IDA，引入 -NH2 用于共价连接 CPNT。
- 导电沟道/纳米材料修饰层：羧基化聚吡咯纳米管（CPNTs），由 pyrrole 和 pyrrole-3-carboxylic acid（P3CA）在 AOT 反相乳液中 FeCl3 氧化共聚，p 掺杂，作为 FET 导电沟道。
- 识别元件：抗 VEGF RNA 适配体（anti-VEGF RNA aptamer），5'-NH2 修饰，通过 DMT-MM 与 CPNT 羧基共价偶联，特异性结合 VEGF。
- 液门/电解质：PBS（10 mM，pH 7.4/7.5）作为液门，提供离子门控环境。
- 参比/对电极：Ag/AgCl 参比电极（R）和 Pt 对电极（C），用于施加门电位（EG）。
中文摘要
本研究考察了利用 p 型场效应晶体管（FET）生物传感器在体外电化学检测血管内皮生长因子（VEGF）作为癌症生物标志物。基于偶联抗 VEGF RNA 适配体的羧基化聚吡咯纳米管（CPNTs）构建高性能 FET 传感器，可检测约 400 fM 的 VEGF 浓度。CPNTs 作为 FET 系统的高性能换能器，通过水包油乳液体系中的柱状胶束模板成功制备；在聚合过程中以 3-吡咯甲酸（P3CA）为共聚单体，将羧基有效引入聚合物主链。两种 CPNTs（CPNT1 直径约 200 nm，CPNT2 直径约 120 nm）在该 FET 体系中表现出优异导电性能。基于偶联抗 VEGF RNA 适配体的 CPNTs（CPNTs-aptamer），VEGF 作为 p 型 FET 传感器的栅介质，与 CPNT 表面固定的抗 VEGF 适配体特异性相互作用。重要的是，基于 CPNT2-aptamer 的 FET 传感器实时 VEGF 检测限接近 400 fM。此外，通过洗涤和漂洗过程，CPNTs-aptamer FET 传感器可重复用于不同浓度目标分子（VEGFs）检测。
英文摘要
In this study, we examined the in vitro electrochemical detection of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) as cancer biomarker using p-type field-effect transistor (FET) biosensor. We demonstrated the high-performance FET sensor, which could detect ca. 400 fM of VEGF concentration, based on anti-VEGF RNA aptamer conjugated carboxylated polypyrrole nanotubes (CPNTs). The CPNTs used as high-performance transducers of this FET system were successfully fabricated by cylindrical micelle templates in a water-in-oil emulsion system. The functional carboxyl group (-COOH) was effectively incorporated into the polymer backbone during the polymerization by using pyrrole-3-carboxylic acid (P3CA) as a co-monomer. Two types of CPNTs (CPNT1: ca. 200 nm in diameter, CPNT2: ca. 120 nm in diameter) demonstrated the excellent conductivity performance in this FET system. Based on CPNTs conjugated with anti-VEGF RNA aptamer (CPNTs-aptamer), VEGF (target molecule) acts as the gate dielectrics of p-type FET sensor and specifically interacts with anti-VEGF aptamer attached to CPNT surfaces. Importantly, the VEGF detection limit of the FET sensor based on CPNT2-aptamer was found to be near 400 fM in real-time. Moreover, the CPNTs-aptamer FET sensors can be repeatedly used for various concentrations of the target molecule (VEGFs) through the washing and rinsing processes.