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
亲和素（avidin）、牛血清白蛋白（BSA，对照）；样品基质：去离子水/缓冲液蛋白溶液
检测原理
该传感器以生物素化F8T2作为有机半导体敏感层。F8T2侧链上的生物素与目标蛋白avidin发生强特异性结合，而BSA仅发生弱相互作用。avidin结合后引起聚合物主链构象或分子间相互作用变化，使共轭双键有效共轭长度缩短，p型半导体载流子传输能力下降，晶体管电导和漏极电流显著降低；结合越强或结合位点越多，共轭长度缩短越明显，电学信号下降越大。BSA弱结合仅造成轻微电导下降。同时，avidin结合还改变聚合物光学性质，使365 nm紫外激发下荧光颜色由黄绿向蓝色偏移，BSA仅轻微变化。该过程无需外源标记，通过电导/漏极电流和荧光颜色实现识别事件到电信号/光学信号的转换。
检测灵敏度
未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或R^2。
效应效果
器件场效应迁移率约1.4×10^-5 cm2/V·s，开/关比约10^2。与去离子水处理相比，BSA处理使电导下降约2个数量级，avidin处理下降约4个数量级；avidin相对BSA多下降2个数量级。漏极电流在avidin处理后下降约5个数量级，30个器件平均值远超误差棒。avidin处理后OTFT半导体特性消失，BSA处理后仍保持典型OTFT特性。荧光方面，avidin使F8T2在二氧六环或甲醇中由黄绿变蓝，BSA仅轻微变化。作者认为该OTFT可用于生物活性蛋白的选择性检测。
传感器的构成
- 基底/栅极电极：高导电Si晶圆（电阻率5–10 Ω·cm），作为机械支撑和栅极电极。
- 栅介质层：热生长SiO2（300 nm，Co=10 nF/cm2），隔离栅极与半导体沟道。
- 源漏电极：Cr/Au（20 nm Cr粘附层/80 nm Au），用于载流子注入与收集。
- 半导体敏感层：生物素化F8T2共聚物（10%或25%侧链生物素化，膜厚约4300 Å），p型有机半导体，承担识别与电导换能。
- 识别元件：F8T2侧链生物素（biotin），特异性结合avidin。
- 表面亲水化层：UV/O3处理（10 min），将接触角由80°降至12°，促进水溶液接触。
中文摘要
本报告报道了基于芴-双噻吩共聚物（F8T2）的生物素功能化半导体聚合物，并将其应用于有机薄膜晶体管（OTFT）作为生物传感器。作者通过生物素与F8T2侧链相应羟基发生酯化反应，使芴侧链部分生物素化，制备出侧链生物素化比例不同的半导体聚合物。利用OTFT测试其有机半导体性能，结果表明该聚合物呈现典型p型半导体特性。作者进一步利用自行开发的器件检测生物活性分子，以亲和素（avidin）为特异性目标蛋白，并与牛血清白蛋白（BSA）进行对照；通过晶体管电导率的选择性下降验证了该生物传感器的功能。此外，还通过测量聚合物与avidin或BSA反应前后紫外荧光颜色的变化，表征了该聚合物光学性质的响应。
英文摘要
This report presents biotin-functionalized semiconducting polymers that are based on fluorene and bithiophene co-polymers (F8T2). Also presented is the application of these polymers to an organic thin film transistor used as a biosensor. The side chains of fluorene were partially biotinylated after the esterification of the biotin with corresponding alcohol-groups at the side chain in F8T2. Their properties as an organic semiconductor were tested using an organic thin film transistor (OTFT) and were found to show typical p-type semiconductor curves. The functionality of this biosensor in the sensing of biologically active molecules such as avidin in comparison with bovine serum albumin (BSA) was established through a selective decrease in the conductivity of the transistor, as measured with a device that was developed by the authors. Changes to the optical properties of this polymer were also measured through the change in the color of the UV-fluorescence before and after a reaction with avidin or BSA.