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
黄曲霉毒素B1（AFB1）、玉米赤霉烯酮（ZEN）、赭曲霉毒素A（OTA）；样品基质：PBS缓冲液（模拟食品/环境样品）
检测原理
FET表面通过APTES和戊二醛固定MTX-BSA/KLH受体。样品中的MTX与mab-AuNP免疫金竞争结合受体：MTX浓度越高，被捕获的AuNP越少。随后用HAuCl4·3H2O和NH2OH·HCl金沉积液使捕获的AuNP原位生长，表面形成强负电荷（XPS显示Cl−相关峰）。干态下该负电荷等效于负栅压，使p型Si-FET沟道空穴积累、源漏电导增加；n型Si-FET则电导下降。因此ΔG随MTX浓度升高而降低。干态测量消除了溶液离子强度、pI和pH干扰，Au NP电荷放大使信号比溶液态增强约100倍。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率、相关系数；实验浓度范围：AFB1 0.5、10、20、100 ng/ml，ZEN 0.5、10、20、50 ng/ml，OTA 0.5、10、20、100 ng/ml。
效应效果
选择性方面，IgG芯片无AuNP非特异结合，溶液态ΔG为0 nS（0%）；AFB1-BSA芯片溶液态ΔG为10 nS（2.3%），干态金沉积后ΔG达716 nS（194%），增强约100倍。重现性方面，16个p型Si-FET初始电导变异系数约11%，金沉积后仍可定量分析。KPFM接触电位差降低90 mV，zeta电位由−11 mV变为−32 mV，XPS出现198 eV氯峰。作者认为该方法不受离子强度、pI和pH影响，适合替代HPLC、GC/MS、ELISA和SPR，用于POCT小分子毒素检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：SOI晶圆上40 nm顶层硅，经硼离子注入形成p型Si-FET沟道（或磷离子注入n型），Au/Cr/Al金属电极与500 nm SiN钝化层，用于源漏电导读出
- 表面活化层：氧等离子体处理生成羟基终止Si表面，APTES（3-aminopropyltriethoxysilane）硅烷偶联，用于连接受体
- 交联活化层：25% glutaraldehyde（戊二醛）与4 mM NaBH3CN处理，用于固定MTX-BSA/KLH偶联物
- 识别元件：AFB1-BSA、ZEN-KLH或OTA-BSA偶联物固定于FET表面，作为受体捕获免疫金
- 封闭层：1% casein（酪蛋白）封闭未反应醛基，降低非特异结合
- 信号标记物：10 nm Au NP偶联mab-AFB1/mab-ZEN/mab-OTA形成immunogold（免疫金），用于竞争结合靶标
- 信号放大层：HAuCl4·3H2O与NH2OH·HCl金沉积液使捕获Au NP生长并产生负电荷，增强FET信号
- 读出系统：PDMS微流控通道输送金沉积液，AC锁相放大器实时读取源漏电导变化
中文摘要
本文提出一种基于硅场效应晶体管（Si-FET）生物传感器检测不带电或弱带电小分子（<400 Da）的新方法。在干态测量条件下，通过间接竞争免疫金法和化学金沉积快速诱导金纳米颗粒（Au NP）表面电荷，从而显著增强FET的电学信号。研究以黄曲霉毒素B1（AFB1）、玉米赤霉烯酮（ZEN）和赭曲霉毒素A（OTA）等真菌毒素为模型靶标，验证了纳米颗粒电荷增强FET信号的能力。实验结果表明，干态下由Au NP电荷引起的信号增强比传统溶液态FET生物传感技术高约100倍，并可实现对靶标分子的定量检测，且不受样品溶液离子强度、等电点（pI）或pH的影响。该方法为小分子毒素的快速、定量、便携式检测提供了新途径。
英文摘要
This paper describes a new technique for the detection of uncharged or feebly charged small molecules (<400Da) using Si field-effect transistor (FET) biosensors that are signal-enhanced by gold nanoparticle (NP) charges under dry measurement conditions. NP charges are quickly induced by a chemical deposition (that is, Au deposition) and the indirect competitive immunogold assay, and strongly enhance the electrical signals of the FET biosensors. For the validation of signal enhancement of FET biosensors based on NP charges and detection of uncharged or feebly charged small molecules, mycotoxins (MTXs) of aflatoxin-B1 (AFB1), zearalenone (ZEN), and ochratoxin-A (OTA) were used as target molecules. According to our experimental results, the signal is 100 times more enhanced than the use of the existing solution FET biosensing techniques. Furthermore, this method enables the FET biosensor to quantitatively detect target molecules, regardless of the ionic strengths, isoelectric points (pI), or pHs of the measured sample solutions.