Metal-Oxide FET Biosensor for Point-of-Care Testing: Overview and Perspective.
金属氧化物半导体材料有望用于构建高性能场效应晶体管（FET）生化传感器。成熟的自上而下可扩展制造工艺能够可靠地生产低成本且高性能的传感器，这是此类器件走向实际应用的两项关键考量。金属氧化物半导体 FET 生化传感器尤其适合开发即时检测（PoCT）设备，领域内快速增长的报道也印证了这一点。然而，金属氧化物半导体 FET 传感器目前主要...
Graphitic Carbon Nitride and IGZO Bio-FET for Rapid Diagnosis of Myocardial Infarction.
急性心肌梗死（acute myocardial infarction, AMI）是每年导致数百万人死亡的危重疾病，快速准确检测血液中心脏生物标志物对提高患者生存率至关重要。心肌肌钙蛋白 I（cardiac troponin-I, cTnI）是 AMI 的核心诊断标志物，但传统 ELISA 检测耗时较长且灵敏度有限。本研究开发了一种基...
Predicting Analyte Concentrations from Electrochemical Aptasensor Signals Using LSTM Recurrent Networks.
纳米材料基适配体传感器可用于检测小分子生物标志物，而合适的信号处理方法能够提高目标分析物的识别与定量能力，从而改善生物传感器性能。本文提出一种数据增强方法，以解决原始传感信号数量不足的问题，并利用长短期记忆网络（LSTM）从三个电化学适配体传感器记录的部分漏极电流信号中自动预测分析物浓度。这三个传感器在生物受体、目标分析物以及特定浓...
A Novel HM-HD-RFET Biosensor for Label-Free Biomolecule Detection.
针对新冠疫情推动对低功耗、低成本、高灵敏生物传感器的需求，本文提出一种新型异质材料–异质介质可重构场效应晶体管（HM-HD-RFET）生物传感器。该器件在源/沟道和漏区采用 AlGaAs/Ge 异质材料，在栅下采用 SiO2/TiO2 异质介质，可通过过源/漏电极电掺杂重构为 n-MOSFET、p-MOSFET、n-TFET 或 p...
A Road Map toward Field-Effect Transistor Biosensor Technology for Early Stage Cancer Detection.
基于场效应晶体管（FET）的纳米电子生物传感器器件为癌症生物标志物的特异、灵敏检测提供了可行途径，可用于早期癌症检测、疾病进展监测和治疗效果评估。在FET器件走向癌症诊断应用的过程中，需要解决灵敏度、选择性、工作条件、抗干扰、可重复使用性、重现性、可丢弃性、大规模生产和经济可行性等关键问题。近年来，针对这些已知问题已开展大量研究。本...
COVID-19 Detection via Silicon Nanowire Field-Effect Transistor: Setup and Modeling of Its Function.
生物分子检测方法已从简单化学过程发展为可准确测量多种生物组分的实验室传感器。硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET）因具备实时、无标记、高选择性和高灵敏度等优势，在生物分子传感领域受到广泛关注。准确诊断传染病对降低疾病传播和死亡率至关重要。本文采用半经验方法设计了一种新型 SiNW-FET 传感器，并研究其电子输运特性以检测 COV...
Generalized Analytical Model for Enzymatic BioFET Transistors.
能够模拟酶生物传感器与金属氧化物半导体（MOS）或任意场效应晶体管（FET）换能器之间功能及相互作用的软件工具目前存在市场空白；酶-FET（Enzyme-FET）生物器件无法用 Atlas 或同类软件模拟。本文针对酶块与 FET 在生物传感器中的耦合关系建立解析模型。第一块以生物分析物浓度为输入信号，以酶反应产生的离子浓度为输出信号...
Aptamer-Functionalized Carbon Nanotube Field-Effect Transistor Biosensors for Alzheimer's Disease Serum Biomarker Detection.
基于血液生物标志物的检测对阿尔茨海默病（AD）早期诊断、治疗和护理至关重要，但血清环境复杂且 AD 血液蛋白标志物丰度极低。纳米材料有望构建高灵敏晶体管生物传感器，但难以大规模制备，且在复杂生理液中同时优化重现性与灵敏度仍不足。本研究基于高均匀性半导体碳纳米管（CNT）薄膜批量制备场效应晶体管（FET）生物传感器，实现 AD 核心血...
Rapid and ultrasensitive electromechanical detection of ions, biomolecules and SARS-CoV-2 RNA in unamplified samples.
生物流体中极低浓度（100 μl 中 1–10 拷贝）样品检测受背景生物分子高丰度干扰。本文报道一种固定于液门石墨烯场效应晶体管上的分子系统，由适配体探针连接柔性单链 DNA 悬臂梁，并连接自组装刚性四面体双链 DNA 结构，实现生物流体中未扩增核酸（低至 100 μl 中 1–2 拷贝）以及离子、小分子和蛋白（Hg2+、ATP、凝...
Sensory analysis of hepatitis B virus DNA for medicinal clinical diagnostics based on molybdenum doped ZnO nanowires field effect transistor biosensor; a comparative study to PCR test results.
本文提出一种用于乙型肝炎病毒DNA（HBV DNA）诊断的生物传感系统，结合快速检测与场效应晶体管（FET）无标记检测。FET生物传感器采用钼掺杂氧化锌纳米线（Mo:ZnO NWs）作为传感通道，通过物理气相沉积（PVD）以简便、低成本方式制备。钼掺杂可在纳米线中引入空位，有利于DNA吸附与电荷转移。作者利用PCR验证的真阳性（TP...
Optimization of sensing-pad functionalizing strategy toward separative extended-gate FET biosensors for PSA detection.
本研究提出一种分离式扩展栅AlGaAs/GaAs高电子迁移率晶体管（HEMT）生物传感器，用于前列腺特异性抗原（PSA）检测。将具有四腿结构的氧化锌纳米四足（T-ZnO）引入传感垫，形成三维凹形检测前沿。与常规平面前沿相比，该三维凹形结构可提供更多生物修饰位点并降低Debye体积，从而同时改善检测范围和灵敏度。抗PSA探针可通过化学...
Graphene oxide-graphene Van der Waals heterostructure transistor biosensor for SARS-CoV-2 protein detection.
当前 SARS-CoV-2 疫情威胁全球健康，且尚无特效药物，快速准确的诊断方法对疫情控制至关重要。本文开发了一种基于氧化石墨烯-石墨烯（GO/Gr）范德华异质结构的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于 SARS-CoV-2 蛋白的选择性和超灵敏检测。GO/Gr 异质结构在微流控通道中通过 π-π 堆积原位形成。该传感器可在 20...
Ultrasensitive and Selective Field-Effect Transistor-Based Biosensor Created by Rings of MoS
场效应晶体管（FET）广泛应用于现代数字集成电路、计算机、通信和传感器等领域。然而，由于高灵敏、高选择性生物FET（bio-FET）制备要求严苛，可靠的生物FET在现实中仍难以实现，仍是挑战。本文报道了一种受核孔复合体启发的超灵敏、高选择性bio-FET，其由二硫化钼（MoS2）纳米孔的纳米环构成。作者利用扫描透射电子显微镜、拉曼光...
A Rapid Detection of COVID-19 Viral RNA in Human Saliva Using Electrical Double Layer-Gated Field-Effect Transistor-Based Biosensors.
鉴于新冠疫情快速传播和较高死亡率，亟需快速筛查与精准诊断工具。唾液可作为检测严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）的替代样本，因为其病毒载量与咽拭子和鼻拭子相当。电双层门控场效应晶体管生物传感器（EDL-gated BioFET）因高灵敏度、便携构型、无标记操作和基质不敏感而成为唾液新冠检测的候选平台。本文利用 ED...
A Tri-Channel Oxide Transistor Concept for the Rapid Detection of Biomolecules Including the SARS-CoV-2 Spike Protein.
能够实时检测生物分子的固态晶体管传感器在新兴生物分析应用中极具吸引力，但将可规模化制造与所需性能相结合仍具挑战。本文提出一种新型生物传感器晶体管概念，采用溶液法制备的In2O3/ZnO半导体异质结，并构建几何工程化的三通道结构，用于快速、实时检测重要生物分子。该传感器将高电子迁移率通道与带有固定分析物受体的传感表面紧密耦合，其中高迁...
A Flexible and Regenerative Aptameric Graphene-Nafion Biosensor for Cytokine Storm Biomarker Monitoring in Undiluted Biofluids toward Wearable Applications.
可穿戴传感器能够便捷检测人体生物流体中的细胞因子水平，对医院最大化抗炎治疗获益并避免细胞因子风暴具有重要意义。由于背景干扰强，现有传感器在生物流体中测量细胞因子仍具挑战。本文开发了一种柔性可再生适配体场效应晶体管生物传感器，由石墨烯-Nafion 复合膜构成，用于在未稀释人体生物流体中检测细胞因子风暴生物标志物。该复合膜可最大限度减...
Breast-Cancer Biomarker (C-erbB-2) Detection in Saliva/Serum Based on In1-xGaxAs/Si Hetero Junction Dopingless TFET Biosensor.
本文报道一种基于In1−xGaxAs/Si异质结无掺杂隧穿场效应晶体管（HJ-DL-TFET）的生物传感器，用于在唾液和血清中对乳腺癌生物标志物C-erbB-2进行高灵敏、实时电学检测。该器件采用无掺杂扩展栅异质结构，并在双栅下方设置嵌入式纳米腔，以利用界面电荷调制效应精确识别体液中的抗原。作者利用SILVACO ATLAS进行二维...
Modeling the Double Layer Capacitance Effect in Electrolyte Gated FETs with Gel and Aqueous Electrolytes.
生物凝胶双电层电容器（bio-gel EDLC）和电解液门控场效应晶体管（EGFET）生物传感器等生物电解液电子器件的实用化，需要对其复杂内部电容行为进行可靠分析。目前既缺乏足够的参数提取文献，也缺少能有效描述这些器件瞬态行为的仿真模型。本文提出一种基于传输线模型的参数提取方法，用于补充现有薄膜晶体管瞬态建模技术，以准确描述生物凝胶...
Ultrasensitive Detection of Dopamine, IL-6 and SARS-CoV-2 Proteins on Crumpled Graphene FET Biosensor.
基于无标记电学传感的通用生物分子分析平台可应对重要诊断挑战。场效应晶体管（FET）生物传感器通过探测生物实体电荷实现即时检测，皱褶石墨烯尤其具有前景。此前已报道在皱褶石墨烯FET平台上利用DNA分子实现电学场效应传感的检出限。本文报道了皱褶石墨烯FET对多巴胺、白细胞介素-6（IL-6）和SARS-CoV-2病毒蛋白等小分子与蛋白生...
Electronic Sensing Platform (ESP) Based on Open-Gate Junction Field-Effect Transistor (OG-JFET) for Life Science Applications: Design, Modeling and Experimental Results.
本文提出一种用于生物传感的新型场效应传感器——开栅结型场效应晶体管（OG-JFET）。OG-JFET 由位于 n 型层上方的 p 型沟道构成，p 型层作为源极和漏极欧姆接触电极之间的传感导电层。该结构基于结型场效应晶体管，但移除了顶部栅极（n 型接触），从而为引入生物材料和溶液开放空间。沟道可通过背栅控制，使传感器无需在溶液中使用笨...