本研究利用无标记电子场效应晶体管（FET）检测短寡核苷酸，并区分仅相差一个碱基的序列。传感平台采用超薄氧化铟（In2O3）FET，其半导体沟道经化学功能化修饰单链DNA（ssDNA）。ssDNA功能化的FET能够检测完全互补的DNA序列，并将这些序列与存在不同类型、不同位置单碱基错配的序列区分开。表面结合ssDNA与双链DNA（ds...
本文报道了一种基于溶液门控石墨烯晶体管（SGGT）的高性能GAA三核苷酸重复（TNRs）检测方法。弗里德赖希共济失调（FRDA）是一种神经退行性疾病，其frataxin（FXN）基因第一内含子存在扩展的GAA重复区。该SGGT生物传感器由G-四链体DNAzyme和石墨烯通道构成。DNAzyme利用过氧化物酶样活性，通过产生强催化电流...
碳纳米管（CNT）场效应晶体管（FET）生物传感器在超灵敏生物标志物检测方面具有潜力，但仍面临灵敏度不足、稳定功能化困难、与可扩展制造不兼容及性能不均一等问题。本文报道了基于聚合物分选高纯半导体CNT薄膜、采用晶圆级制备且具有高均一性的超灵敏、无标记、稳定FET生物传感器。通过采用超薄Y2O3高κ介电层构建浮动栅（FG）结构，该CN...
二维过渡金属二硫化物因独特电学和光学性质被广泛用于生物传感，但同时利用两种性质可提高检测准确性与灵活性。本文报道了一种基于化学气相沉积生长单层二硫化钼（MoS2）的双模光电生物传感器，可在同一芯片上同时获得电学与光学读出。器件将单层 MoS2 转移至带有方格纳米孔阵列的 100 nm 悬空氮化硅（SiN）光子晶体膜上，背面沉积 25...
本文报道了一种基于离子敏感TiO2/Ti扩展栅电极场效应晶体管（EGFET）的葡萄糖传感器特性。该传感器以含葡萄糖氧化酶（GOD）的丝素蛋白（SF）膜作为生物化学识别层，通过旋涂法将GOD/SF水溶液沉积于经AOTMS硅烷偶联处理的TiO2/Ti扩展栅电极表面，并经80 vol%乙醇固化。葡萄糖在GOD催化下氧化生成葡萄糖酸并释放质...
半导体单壁碳纳米管（SWNTs）是柔性/可穿戴低耗散电子器件的潜在活性材料，尤其适用于日益重要的射频（RF）无线生物传感器系统。然而，现有柔性碳纳米管场效应晶体管（CNT-FETs）的工作频率远低于近场无线通信常用的 GSM 频段（典型 850 MHz）。本文对柔性 CNT-FETs 实施 900 ℃高温退火，显著将其工作频率提升至...
核苷碱基的检测与测序对医学诊断具有重要意义。二维材料 C3N 因具有类石墨烯结构、独特电子性质和自旋电子学潜力，被视为纳米电子器件候选材料。本文采用第一性原理非平衡格林函数-密度泛函理论（NEGF-DFT）方法，研究锯齿 C3N 纳米带（ZNR）在 DNA/RNA 核苷碱基邻近或吸附下的输运性质。计算表明，腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸...
脑脊液中的tau蛋白是阿尔茨海默病（AD）的核心生物标志物，其水平与痴呆严重程度相关，但直接无标记检测tau仍具挑战。本文报道一种基于场效应晶体管（FET）的无标记免疫传感器，可在生理条件下直接检测tau蛋白的净电荷。作者将现成的抗tau全IgG抗体与不同分子量的聚乙二醇（PEG）共同固定于传感器表面，发现将PEG从10 kDa增至...
体液中的激素和神经递质等应激生物标志物可反映个体身心状态，并影响生活质量与健康。因此，快速灵敏地检测皮质醇等应激标志物对管理创伤后应激障碍、抑郁等疾病具有重要意义。本文报道了一种基于导电聚合物纳米管场效应晶体管（FET）平台的快速、高灵敏皮质醇检测方法。作者采用反向圆柱胶束法合成聚吡咯（PPy）纳米管，并将其作为 FET 导电通道。...
柔性生物传感器多用于温度、心率、pH、眼内压等物理信号，用于疾病相关生物分子和生物标志物检测的研究很少。本研究提出一种基于三维碳纳米网（3DCNW）的柔性适配体传感器，用于检测血小板源性生长因子（PDGF）这一致癌生物标志物。首先通过静电纺丝制备聚丙烯腈（PAN）纳米网作为三维结构模板，再经铜粉化学气相沉积和铜刻蚀，在网表面生成碳突...
基于低维材料的场效应晶体管（FET）生物传感器具有尺寸小、结构简单、响应快和灵敏度高等优点。本文提出并制备了一种基于二硫化钼/石墨烯（MoS2/graphene）杂化纳米结构的 FET 生物传感器，用于 DNA 杂交检测。该传感器对 10 aM 至 100 pM 的 DNA 浓度范围具有有效响应，检出限（LOD）为 10 aM，比已...
植物或果实的代谢活性与挥发性有机化合物（VOCs）相关，可用于识别不同病害。p-乙基苯酚已被证实是疫霉菌（Phytophthora cactorum）感染草莓释放的最重要 VOC 之一。本研究开发了一种基于气体生物传感器阵列和信号处理模型的生物电子鼻，用于非侵入诊断疫霉菌感染草莓，以克服传统光谱分析方法的局限。气体生物传感器阵列由场...
RNA切割DNAzyme是金属离子检测的有用生物材料，但部分DNAzyme可被多种金属离子切割，导致难以区分不同金属离子浓度。本文提出将电化学生物传感器与数学模型结合测定Cu(II)的方法。以单壁碳纳米管/场效应晶体管（SWNTs/FET）为基底，固定5′端含氨基的互补DNA嵌入磷酸硫代RNA（CS-DNA），再与PSCu10 DN...
高致病性H5N1禽流感病毒（AIV）的早期诊断对防控全球大流行具有重要意义，但目前尚无用于鸡血清等临床相关样品中AIV生物标志物检测的电学生物传感器。本文报道了首个基于适配体功能化场效应晶体管（FET）的无标记传感器，用于鸡血清中AIV检测。以抗血凝素（HA）蛋白的DNA适配体作为识别元件，将其固定于连接可重复使用FET换能器栅极的...
本文提出一种通过设计良好的纳米滤膜修饰电位型生物传感器来提高主要压力标志物血清素检测信噪比的方法。扩展金门场效应晶体管（EG-Au-gate FET）生物传感器对包括血清素在内的多种小分子生物标志物具有高灵敏电化学检测能力。为增强血清素检测的信噪比，作者结合芳基重氮盐还原策略与硼酸亲和性，在金电极上构建纳米滤膜。该滤膜仅允许血清素接...
适配体因对蛋白、小分子、寡核苷酸、金属离子、病毒和细胞等目标具有高特异性与选择性，已成为生物传感中重要的识别元件。场效应晶体管（FET）作为换能器，可将生物识别事件引起的界面电荷变化转换为电学信号，具有无标记、超灵敏和低成本等优势。然而，FET 适配体传感器在生理环境中仍受高离子强度导致的 Debye 屏蔽、非特异性结合以及低电荷小...
生物膜早期检测对微生物研究和临床抗感染治疗具有重要意义，因为成熟生物膜对抗生素的耐受性远高于浮游细菌，显著增加治疗难度。本文提出一种由氧化镁锌（MZO）双栅薄膜晶体管（DGTFT）作为换能器、MZO纳米结构（MZOnano）阵列修饰导电垫作为扩展传感栅的生物传感器，用于早期检测表皮葡萄球菌（Staphylococcus epider...
柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB）是柑橘最严重病害，目前无有效治疗，防控依赖早期检测并移除感染树。因此需要准确、及时、稳健的诊断技术以减少传播。本研究报道一种敏感、选择性无标记生物传感器，将单壁碳纳米管（SWNTs）场效应晶体管/化学阻性换能器的物理化学优势与针对分泌蛋白生物标志物 Sec-delivered eff...
3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）是氮化硅（Si3N4）表面固定生物分子的常用方法，但 APTES 浓度和反应时间会显著影响修饰效率。本研究比较了 0.1%、0.5%、1%、2%、5% 和 10% APTES 在 15、30、60 和 120 min 反应时间下的表面修饰效果，以获得薄而稳定的 APTES 层。通过接触角、傅里叶...
适配体是通过系统进化指数富集（SELEX）在体外筛选得到的核酸亲和试剂，已作为离子、小分子和蛋白质等靶标检测的生物识别元件受到广泛关注。过去三十年，适配体传感领域发展迅速，但面向小分子检测的高性能传感器仍难以满足诊断、环境监测和法医分析等应用需求，主要瓶颈在于通用传感平台开发复杂以及小分子检测灵敏度不足。本文综述了适配体小分子检测的...