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
pH（pH，PBS 缓冲液）、甲胎蛋白（AFP，PBS 缓冲液及肝癌患者血清）
检测原理
该传感器为电解质门控 ZnO/PAC 纳米线 FET。PAC 壳层将溶液与 ZnO 沟道隔离，NH3 处理引入的氨基通过静电/范德华作用固定 anti-AFP 抗体。AFP 在 pH 7.2 下带负电，与抗体结合后负电荷靠近 PAC 表面，形成界面电场，调制 ZnO 沟道载流子浓度，使漏极电流下降、阈值电压正移；PBS 冲洗后弱结合解离，电流恢复。pH 传感中，O2 等离子体在 PAC 表面形成 C-O 基团，H 端基诱导空穴积累；pH 降低时 O 端基质子化正电荷增加，空穴积累增强，n 型 ZnO 电流下降；pH 升高则恢复。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2；AFP 响应浓度范围: 10–10 000 ng/mL；pH 响应范围: 4–12
效应效果
PAC 纳米鞘显著改善 ZnO 纳米线在溶液中的稳定性，pH 4–12 响应可逆且信号在约 24 h 内保持稳定。未固定抗体的器件对 AFP 浓度变化无显著电流响应，而固定 anti-AFP 后对 AFP 及 10 倍稀释肝癌患者血清产生可重复响应，表明识别特异性来自抗体-抗原结合。健康人血清 AFP 通常为 5–15 ng/mL，肝癌患者可高于 500 ng/mL；10 μg/mL AFP 存在轻微物理吸附。原文未报告 RSD、加标回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的定量对比。作者认为该平台可通过 SAM 共价固定和空间稳定进一步提高灵敏度与选择性，适用于肝癌标志物实时无标记检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：Si 基底上热蒸发 ZnO 纳米线（ZnO NW）作为 n 型半导体沟道，Ti/Au 源漏电极（Ti 10 nm/Au 10 nm 预定义电极，顶接触 Ti 40 nm/Au 60 nm）用于电学连接
- 纳米材料修饰层：非热等离子体 PECVD 沉积聚合物类非晶碳（PAC）壳层，厚约 5.5 nm，保护 ZnO 免受溶液腐蚀并提供气体/溶液屏障
- 表面功能化层：NH3 等离子体处理在 PAC 表面引入氨基（-NH2，sp3 C-N），用于非共价固定 anti-AFP 抗体；O2 等离子体处理引入 C-O 基团用于 pH 传感
- 识别元件：抗 AFP 单克隆抗体（anti-AFP mAb）通过静电/范德华作用固定于氨基化 PAC 表面，特异性识别 AFP
- 信号标记物：无标记检测；仅用 TRITC 标记抗 AFP 多克隆抗体验证抗体取向，不作为传感信号标记
- 微流控/封装：厚光刻胶（PR，150 μm）与 PDMS 构成微流控通道，Ag/AgCl 作为顶栅电极，光刻胶覆盖电极防止电化学反应
中文摘要
本文报道了一种由非热等离子体技术（NPT）合成的聚合物类纳米鞘，用于保护核心纳米材料免受溶液环境影响，并为化学与生物纳米传感器提供多功能平台。由于先进纳米尺度化学与生物器件对生命科学的贡献受限于有效表面修饰路线的缺乏，作者以溶液环境中不稳定的氧化锌（ZnO）纳米线为例，通过非热等离子体沉积聚合物类非晶碳（PAC）壳层，再经NH3等离子体引入氨基，实现生物分子固定。该纳米鞘使ZnO纳米线场效应晶体管（FET）能够在溶液中稳定工作，作为pH传感器持续约24 h，并用于肝癌标志物甲胎蛋白（AFP）的实时、无标记检测。该工作表明，NPT构建的ZnO/PAC核壳结构可克服ZnO纳米线在溶液中的化学不稳定性，为纳米传感器表面功能化提供稳健路线。
英文摘要
The contribution of advanced nanoscale chemical and biological devices to life science has been limited to a small number of nanomaterials, due to the absence of effective surface modification routes. Herein, we demonstrate a polymer-like nanosheath synthesized by nonthermal plasma technology (NPT) that can protect the core nanomaterial from the solution environment and provide a multifunctional platform for chemical and biological nanosensors. For ZnO nanowires (NWs) which are unstable in solution, we demonstrate that this nanosheath makes it possible for ZnO NW field-effect transistors to act as a pH sensor for 24 h and a biosensor for the real-time, label-free detection of liver cancer markers.