基于二维材料的场效应晶体管（FET）因电学性能优异、带隙可调、比表面积高、无标记检测及可微型化等优势，成为有前景的生物传感器。然而，FET 生物传感器在液体环境中保持高电学性能与稳定性仍是实际应用的关键。本文开发了一种高性能 InSe-FET 生物传感器，并用于临床样品中乳腺癌生物标志物 CA125 的检测。该 InSe-FET 与...
本研究制备了一种基于微流控的扩展栅场效应晶体管（EGFET）生物传感器，其片上传感窗（OCSW）由六层金属构成，并在表面溅射二氧化钌（RuO2）薄膜，通过固定乳酸酶（lactase）实现对乳酸（LA）的检测。为拓展乳酸检测方式，将微流控系统与该生物传感器集成。此外，采用特殊封装密封传感窗与微流控管路，使其与其他部分绝缘，防止水分子侵...
场效应晶体管（FET）生物传感器基于金属氧化物场效应晶体管，通过生物分子反应诱导的表面电荷变化实现门控。多数FET生物传感器在反应后难以重复使用，因此开发结构简单、成本低且可重复使用的生物传感器具有重要意义。然而，传统心肌肌钙蛋白I（cTnI）检测方法因灵敏度低、操作时间长和成本高而难以满足需求。本研究开发了一种基于扩展栅场效应晶体...
本文提出一种用于生命科学应用的新型混合微流控电子传感平台，将电子传感器与微流控结构集成。该传感器具有0.7 mm2的大传感面积，采用开放栅结型场效应晶体管（OG-JFET）工艺实现。所提出的OG-JFET传感器带有背栅，允许将生物和化学样品直接引入器件顶部以感应电荷。本文介绍了与OG-JFET芯片集成的PDMS微流控结构的设计与实现...
(Mi)RNA 是癌症诊断和大流行疾病检测的重要生物标志物，需要快速、超灵敏且经济的定量检测策略。新型冠状病毒（SARS-CoV-2）全球暴发，RNA 检测是识别该病毒最有效的方式。本文开发了一种超灵敏聚-L-赖氨酸（PLL）功能化石墨烯场效应晶体管（PGFET）生物传感器，用于乳腺癌 miRNA 和病毒 RNA 检测。PLL 修饰...
场效应晶体管（FET）生物传感器能够快速检测疾病相关生物标志物，是即时诊断（POC）的有前景工具。卷起纳米技术可批量制备三维微管，在构建 FET 生物传感器方面具有独特优势。本文提出将 FET 生物传感器与卷起微管相结合，开发微流控诊断生物传感器。作者将 III 族氮化物材料氮化铟（InN）集成到卷起微管中，作为 FET 沟道。In...
传统生化反应监测通常只测量可检测的试剂或产物，并假设不可检测物种严格遵循化学计量关系，因此易受测量误差影响。本文基于金属氧化物薄膜晶体管（TFT）生物传感器，建立实时分子扩散模型，用于标定反应体系中试剂与产物的浓度。以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）与草酰乙酸（OAA）在苹果酸脱氢酶（MDH）催化下的反应为例，作者对多种不同初...
交流电渗（AC EO）和介电电泳（DEP）可用于操控细菌以提高检测灵敏度，但多数电动力学增强生物传感器基于静止液体。正介电电泳（pDEP）有效捕获区通常过于靠近电极，难以使流动颗粒逆流向检测区移动，这对压力驱动流动中的电动力学辅助生物传感器构成挑战，尤其当流速较高且检测区较小时。本文提出一种微流控单壁碳纳米管（SWCNT）基场效应晶...
现有革兰氏分型和早期病原诊断主要依赖革兰染色、培养、ELISA、PCR和基因芯片，操作繁琐且耗时；诊断延迟或不准确可能导致危急感染、抗生素滥用和耐药菌增加。本文报道一种高性能抗生素偶联石墨烯微图案场效应晶体管（ABX-GMFETs），用于现场革兰氏分型并检测样品中革兰氏阴性菌和阳性菌。该平台由识别探针与新型界面化学化合物修饰的石墨烯...
本文报道了一种基于蒸发自组装的简单表面图案化方法，用于在大面积上构建聚合物条纹图案。该方法利用滚轮-平板受限几何结构，通过重复的滑移-粘附运动形成从微米到纳米尺度的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）条纹，可作为牺牲模板和光刻蚀刻掩模。作者将金纳米粒子（AuNPs，约21 nm）修饰的氧化石墨烯（GO）沉积到图案化表面上，形成 GO/AuN...
本文报道了一种集成微流控的石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器，用于凝血酶蛋白生物标志物的选择性、实时检测。器件以化学气相沉积（CVD）石墨烯为沟道，采用平面栅电极，并通过1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯（PBASE）非共价锚定和5'-胺基抗凝血酶DNA适配体共价接枝实现表面功能化。凝血酶在pH 7.4下带正电，与适配体结合后引起...
理解蛋白-配体相互作用的结合亲和力与动力学，对临床诊断和药物开发中筛选治疗候选物至关重要。本文报道了一种集成定制微流控芯片的IGZO薄膜晶体管（IGZO-TFT）生物传感器，用于实时研究蛋白-配体生化相互作用的结合动力学。该传感器通过感知生物分子所带电荷来提取结合特性。以溶菌酶（lysozyme）与三-N-乙酰-D-氨基葡萄糖（NA...
石墨烯基晶体管在评估生物分析物载流子密度方面具有应用前景。本文报道了一种溶液门石墨烯基场效应晶体管（GFET）的设计与制备，用于基于全血样品中载流子密度变化监测和评估凝血因子之间的相互作用。在凝血级联生化反应过程中，石墨烯表面出现掺杂效应，表现为狄拉克点电压（VDirac）发生偏移。作者进一步使用经促凝剂（维生素K、氯化钙、凝血活酶...
本研究报道了一种用于无标记检测外泌体的石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器。作者将化学气相沉积（CVD）单层石墨烯非共价功能化于 1-芘丁酸 N-羟基琥珀酰亚胺酯（PBASE），并通过 N-羟基琥珀酰亚胺酯与抗 CD63 抗体偶联，构建特异性识别界面。器件采用背栅结构，并在石墨烯表面集成 PDMS 微流控通道，使部分石墨烯暴露于...
尽管纳米线场效应晶体管（NW-FET）生物传感器在基础应用中表现出极高效率，但大多数生理溶液的高离子强度会引起电荷屏蔽，使实时智能传感器设计受到严重限制，通常需先脱盐。本文报道一种新型纳米线生物传感器，可在不预处理生物样品的情况下，对细胞外小分子代谢物进行实时多路检测。该器件不同于直接结合分析物的纳米FET，而是通过感知结合在表面的...
肉毒神经毒素（BoNT）是强效且潜在生物恐怖剂，暴露风险持续增加。当前金标准小鼠致死试验灵敏度高，但检测时间长；其他方法虽快速，却缺乏实时监测或便携性。本研究开发一种可拉伸生物传感器，用于在亚纳摩尔浓度下检测 BoNT。该传感器采用 p 型通道和电极的场效应晶体管（FET），通道由取向碳纳米管（CNT）层构成，用于检测 BoNT/E...
过去十年，电解质门控石墨烯场效应晶体管（EGGFET）生物传感器取得显著进展，但仍处于概念验证阶段。本文研究了电解质基质效应，包括电解质组成、pH 和离子强度，证明电解质基质的变化会显著影响石墨烯沟道的费米能级和 EGGFET 生物传感器的灵敏度。这归因于电解质与石墨烯界面之间由极化诱导的相互作用，可导致石墨烯沟道费米能级的显著调制...
本文报道了一种与 CMOS 工艺兼容、具有 Ta2O5 敏感表面的离子敏感场效应晶体管（ISFET）。该器件通过采用亚阈值工作模式并降低电容对亚阈值摆幅的影响，实现了高灵敏度。以该 ISFET 为基础构建了 L-肉碱生物传感器：将肉碱乙酰转移酶（CAT）固定化于 ISFET 敏感表面，固定化酶仍具有活性（模型板 0.082 U/g）...
毒理学研究与床边医学监测通常要求超灵敏且无创，但现有生物标志物分析多为离线检测，难以捕捉低丰度标志物。本文报道一种名为 dLABer 的活体呼气生物标志物检测系统，将活体大鼠、呼气采样、微流控输送和生物传感器集成，用于自动追踪呼气携带的生物标志物。实验表明，dLABer 可在线、选择性检测并区分不同环境颗粒物（PM）注射大鼠呼出的炎...
双酚A（BPA）检测因食品安全与环境健康受到广泛关注。本文首次将DNA功能化溶液门控石墨烯场效应晶体管（SGGT）集成于微流控系统中，用于BPA的循环检测。当水溶液中存在BPA时，单链DNA（ssDNA）和双链DNA（dsDNA）分子均从石墨烯表面解离并释放，导致器件电学性能发生变化。器件沟道电流随BPA浓度单调变化。与ssDNA修...