本研究提出一种高性能硅纳米线（SiNW）阵列生物传感器，用于联合检测结直肠癌（CRC）两个关键生物标志物：循环肿瘤DNA（ctDNA）和癌胚抗原（CEA）。器件采用常规微加工技术制备，可在单芯片上集成双SiNW阵列，并精确控制结构与表面功能化。在两个不同阵列区域分别固定特异性探针DNA和抗CEA抗体，实现靶向结合。传感器表现出优异性...
镁离子是动物健康的关键指标，血镁浓度是低镁血症诊断的重要依据。现有比色、荧光和光谱方法操作复杂、设备昂贵且便携性差。本文报道一种柔性疏水纸基微流控场效应生物传感器，用于即时Mg2+检测。该器件以纤维素纸为基底，经十八烷基三氯硅烷(OTS)聚合修饰形成疏水微流控通道，提高机械强度并降低生物干扰；通道内集成半导体单壁碳纳米管(SWNTs...
钙离子参与机体几乎所有生理功能，尤其在心脏兴奋—收缩耦联中通过离子通道发挥关键信号作用。多种心血管药物通过调节细胞膜离子通道影响钙离子转运。现有钙离子监测主要依赖荧光探针，多用于细胞内钙成像，难以实现长期监测。本研究在光寻址电位传感器（LAPS）上制备全固态硅橡胶离子敏感膜，建立程序控制的场效应离子敏感 LAPS 平台，用于细胞外钙...
本研究采用电子束光刻（EBL）结合互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺，自上而下制备了高灵敏度硅纳米线（SiNW）传感器，实现器件微型化及几何与表面性质的均匀可控。通过设计不同宽度和数量的 SiNW，研究其对 pH 的响应。单根 60 nm 宽 SiNW 器件表现出理想 pH 响应 18.26×10^6 Ω/pH，并在 pH 4–1...
本文报道了一种基于 SnO2 的水门薄膜晶体管（WGTFT）生物传感器对水相分析物——SARS-CoV-2 病毒刺突蛋白（RBD spike protein）的响应，发现其同时存在电位型与电容型响应机制。作者基于晶体管输出特性而非常用转移特性进行分析，以避免已知歧义。该结果与有机 WGTFT 在高离子强度电解质中因屏蔽效应而仅呈电容...
本文报道了一种集成片上栅电极的氧化铟（In2O3）电解质栅薄膜晶体管（In2O3-EGTFT）无标记生物传感器。In2O3 通道作为敏感膜，片上栅电极替代外部参考电极，通过电解质/In2O3 界面形成的双电层（EDL）调制通道电导。器件在 pH 4.00–9.18 缓冲液中表现出约 64 mV/pH 的 pH 灵敏度，迟滞宽度约 1...
2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，目前尚无获批的特效疫苗或药物，因此快速、准确、可靠、低成本且便于现场使用的病毒检测手段至关重要。半导体场效应器件（FED）生物传感器因体积小、响应快、无需昂贵标记、可实时和多路检测、稳健且便携，成为通过固有电荷电学检测带电生物分子和生物...
首次报道一种用于检测乙酰oin的电容型电解质-绝缘体-半导体（EIS）场效应生物传感器。该EIS传感器由Al/p-Si/SiO2/Ta2O5/乙酰oin还原酶层结构组成。该酶又称来自B. clausii DSM 8716T的丁烷-2,3-二醇脱氢酶，近期已被表征。它催化外消旋乙酰oin的(R)-特异性还原，分别生成(R,R)-丁烷-...
本文报道了一种利用烟草花叶病毒（TMV）颗粒作为酶固定支架的场效应生物传感器。纳米管状TMV支架可实现酶的密集、精确定向固定并保持催化活性。为验证该策略可行性，以青霉素酶与病毒颗粒偶联为模型体系构建了青霉素传感器。所开发场效应青霉素生物传感器具有Al-p-Si-SiO2-Ta2O5-TMV结构，并在含不同浓度青霉素G的缓冲液中进行电...
冠心病及其并发症严重威胁人类健康。本文对一种用于心脏疾病诊断的集成CMOS生物分子传感器进行临床前评估，检测三种心脏生物标志物：心肌特异性肌钙蛋白I（cTnI）、N端脑钠肽前体（NT-proBNP）和白细胞介素-6（IL-6）。该传感器采用商用0.35 µm CMOS工艺制造，基于低掺杂多晶硅线型场效应结构，并以惠斯通电桥排列四个多...
离子敏感场效应晶体管（ISFET）是构建生物场效应晶体管（BioFET）生物传感器的基本结构。为优化 BioFET 设计与制备工艺，需要建立工艺参数与器件电学响应的关联，器件级模拟可提供有效手段。本文提出利用 Synopsys Sentaurus TCAD 工具对用于生物传感的 ISFET 结构进行数值模拟。由于标准 TCAD 材料...
本文报道了一种由IGZO（铟镓锌氧化物）薄膜晶体管（TFT）和扩展传感垫构成的生物传感器。TFT作为感应与读出器件，传感垫用于隔离生物溶液与晶体管沟道并增大感应面积。器件先通过ZnO纳米棒修饰传感垫，以增加表面积并吸引EGFR（表皮生长因子受体）抗体所带电荷，再固定EGFR抗体实现特异性识别。该传感器可在来自鳞状细胞癌（SCC）的0...
本文对固定在场效应DNA电容生物传感器表面金纳米颗粒层上的高密度DNA阵列在DNA杂交过程中发生的静电效应进行建模。研究带电分析物与传感器表面距离以及电解质溶液盐度对信号的影响，分别采用线性与非线性Poisson-Boltzmann理论。非线性理论因静电饱和效应预测明显更弱的传感器信号。分析密集DNA探针刷的不同物理参数对杂交信号大...
半导体纳米线等半导体纳米材料被广泛研究为场效应晶体管形式的生物/化学传感器，虽在一维和二维器件中表现出高灵敏度，但真正的点状检测器尚未实现。纳米尺度p-n二极管具有吸引力，因为其器件元件天然局域在结附近；尽管纳米线p-n二极管已作为光伏器件被广泛研究，其生物/化学传感应用尚未探索。本文证明p-n二极管器件可作为新型强局域化生物传感器...
本文报道了一种基于全(111)表面硅纳米线（Si-NW）场效应生物传感器的选择性功能化策略。作者将碳-硅（C-Si）烷基和烯基单分子层共价连接到Si-NW表面，并利用单分子层末端的胺基偶联生物素N-羟基琥珀酰亚胺酯（biotin NHS ester）。通过接触角、X射线光电子能谱（XPS）以及高分辨扫描电镜（HRSEM）验证了选择性...
本文提出金纳米颗粒（GN）嵌入硅纳米线（SiNW）结构，作为新型无标记DNA生物传感器以提高灵敏度。通过测量源极和漏极两终端之间的电流，感知探针寡核苷酸的固定及其与目标寡核苷酸的杂交。互补目标寡核苷酸，即乳腺癌DNA，在1 pM浓度下被检测到。此外，通过模拟研究了其传感机制和检出限（LOD）提升。结果表明，降低SiNW掺杂浓度可改善...
本文报道了一种基于电荷转移技术（CTTPS）的高灵敏度青霉素生物传感器的制备与性能验证。该传感器采用电荷积累方式感知青霉酸和氢离子，无需外部放大器即可通过多次电荷积累循环放大传感信号。所制备的CTTPS在青霉素检测中表现出高灵敏度（47.852 mV/mM）、高信噪比、大跨度（1445 mV）、宽线性范围（0–25 mM）、快速响应...