Graphene-encapsulated nanoparticle-based biosensor for the selective detection of cancer biomarkers.

场效应晶体管(FET)生物传感器

HER2（Human Epidermal growth factor Receptor 2）、EGFR（epidermal growth factor receptor）；样品基质：PBS 缓冲液，选择性实验含 50 μg/mL BSA

该传感器为无标记 FET 型生物传感器。rGO 包覆 SiO2 纳米颗粒形成 p 型导电通道，表面固定 HER2 或 EGFR 单克隆抗体。当目标蛋白加入 PBS 时，抗体与蛋白特异性结合；由于蛋白表面氨基在生理 pH 下带正电荷，结合事件在 rGO 通道界面产生正电位门控效应，降低 p 型 rGO 中空穴载流子密度，使源漏电导下降。目标蛋白浓度越高，结合位点越多，正门控越强，电导下降越明显，因此相对电导变化可反映蛋白浓度。石墨烯包覆纳米颗粒的高比表面增加识别位点密度，提高检测灵敏度；离子液体门用于在含水环境中提供栅压并读取电导变化。

LOD: 1 pM (HER2, PBS)；LOD: 100 pM (HER2, 50 μg mL−1 BSA)；LOD: 100 pM (EGFR)；LOD: 10 nM (EGFR, 50 μg mL−1 BSA)；响应范围: 1 pM–1 μM (HER2, non-linear)

在 PBS 和 50 μg/mL BSA 中，传感器电导无明显变化；加入 100 pM HER2 后出现快速、尖锐的电导下降，1 μM HER2 进一步显著下降，表明对 BSA 干扰具有良好抗干扰性和选择性。HER2 检测在 1 pM 时相对电导变化为 3.9%，响应从 1 pM 到 1 μM 呈非线性增加。作者以 n=30 的重复实验统计误差，确认系统重现性和鲁棒性，但未给出 RSD 数值。与石墨烯薄膜晶体管相比，该 rGO-NP 器件将 HER2 检出限显著降低至 1 pM。EGFR 检测灵敏度略低于 HER2，可能源于抗体亲和力差异。作者认为其制备简便、生物相容性好，适合临床癌症标志物检测。

本文报道了一种石墨烯包覆纳米颗粒基场效应晶体管生物传感器，用于乳腺癌生物标志物 HER2 和 EGFR 的选择性、高灵敏检测。以 100 nm SiO2 纳米颗粒为核，经 APTES 氨基化后，通过静电作用包覆约 5 nm 氧化石墨烯（GO）壳层；利用离心法将 GO 包覆纳米颗粒高密度图案化到 APTES 和半胱胺自组装单分子层修饰的 SiO2/Ti-Au 电极上，并用肼蒸气将 GO 还原为还原氧化石墨烯（rGO）导电通道。rGO 表面经 4-(pyren-1-yl)butanal π-π 接枝和还原胺化固定 HER2 或 EGFR 单克隆抗体，乙醇胺封闭未反应醛基。该传感器基于 p 型 rGO-NP FET 的无标记电导变化实现实时检测：目标蛋白表面正电荷结合后诱导正电位门控，使空穴密度和电导下降。HER2 检出限为 1 pM，在 50 μg/mL BSA 中为 100 pM；EGFR 检出限为 100 pM，含 BSA 时为 10 nM。该器件制备简便、选择性好，具有临床应用潜力。