基于石墨烯的离子敏感场效应晶体管（GFET）可作为生物传感器，其核心机制是电解质与石墨烯沟道界面形成双电层（EDL），从而通过界面电场调控沟道载流子浓度，实现高灵敏度、可扩展且低成本的检测。本文围绕该类器件的工作原理与现有建模方法展开，以钠离子（Na+）为案例，比较不同双电层模型对石墨烯生物传感器检测性能的影响，并系统考虑石墨烯量子...
本文提出一种基于石墨烯场效应晶体管（GFET）的生物传感器平台，用于探测氨基酸的电化学指纹，旨在为肽和蛋白质测序提供稳定、可控的表面化学与电化学测量方法。作者首先简要综述了电化学指纹策略在氨基酸和肽鉴定中的意义，并将其置于蛋白质操纵与测序技术进展背景下。随后建立了石墨烯功能化方案，利用1-芘甲基胺（PMA）通过π-π堆积非共价吸附于...
本文报道了适配体石墨烯纳米传感器表面功能化优化，用于未稀释生理介质中生物标志物检测。该传感器以石墨烯为导电沟道，将适配体与目标生物标志物的特异性结合转换为可测电信号，并在石墨烯表面构筑聚乙二醇（PEG）纳米层以降低基质分子非特异性吸附。作者系统研究了 PEG 与适配体的串联或并联连接方式、PEG 分子量、PEG 表面密度以及适配体表...
无扩增、高灵敏且高特异性的核酸检测对健康监测和疾病诊断至关重要。III型CRISPR-Cas10系统通过CRISPR相关蛋白效应器提供抗病毒免疫，为无扩增核酸检测提供了新工具。本研究将III型CRISPR-Cas10系统与石墨烯场效应晶体管（GFET）结合，构建了CRISPR-GFET生物传感器，用于直接检测核酸。该传感器利用dCs...
花粉陷阱是确定花粉负荷和过敏季节的金标准，但不足以评估致敏风险，因此建立高灵敏过敏原定量方法具有重要意义。本文在商用叉指电极芯片上构建石墨烯场效应晶体管（GFET），开发可浸入式生物传感器，用于检测桦树花粉主要过敏原Bet v 1。单层石墨烯通过湿法转移覆盖叉指电极，芯片中的参考电极可作为液体栅极。作者依据标准ELISA筛选两种抗B...
石墨烯场效应晶体管（GFET）因在生物分子信号放大方面具有优异性能，被广泛用于生物传感，在临床诊断的高灵敏度和即时检测方面具有巨大潜力。然而，复杂制备步骤是限制 GFET 进一步研究和应用的主要瓶颈。本研究提出一种模块化制备技术，通过 3 个独立步骤构建微流控 GFET 生物传感器。通过引入低熔点金属电极和复杂流道，保持石墨烯结构完...
复制嗅觉是仿生器件开发中的持续挑战。嗅觉受体具有优异判别能力，包括对单个气味分子的对映选择性检测。石墨烯因独特电学性质和超高灵敏度成为仿生电子器件的有前景材料，但在环境条件下，基于晶体管的石墨烯传感器对水蒸气高度敏感，难以高效检测非极性气味分子，限制了其在潮湿环境中选择性检测气相气味分子的实用化。本研究引入肽功能化石墨烯传感器，有效...
本章系统综述了石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器在生物传感中的原理、应用与进展。石墨烯具有高载流子迁移率、化学稳定性、二维表面原子特性及无需钝化层即可与电解质直接接触等优点，适合构建无标记、实时、低成本的场效应传感界面。文章介绍了从离子敏感场效应晶体管（ISFET）、生物场效应晶体管（BioFET）到gFET的演变，重点说明液...
尽管疫情中检测设施大幅增加，资源有限和偏远地区的检测可及性仍是主要障碍，这凸显了对高通量即时检测工具的需求。环介导等温扩增（LAMP）是一种有前景的等温核酸检测技术，但在病毒含量较低时仍需提高灵敏度。为此，本文提出一种结合 LAMP 的双模式石墨烯场效应晶体管（G-FET）生物传感器高灵敏检测方法。该传感器由玻璃基底上的透明石墨烯微...
新冠疫情凸显了快速、灵敏、可大规模部署诊断工具的需求。本文报道了一种基于石墨烯场效应晶体管（GFET）的无标记 SARS-CoV-2 病毒生物传感器，并系统研究了表面生物功能化方式对传感性能的影响。作者通过不同生化反应实现抗 SARS-CoV-2 刺突蛋白抗体的随机/非定向固定与定向/均一固定，并利用计算机模拟、物理化学与生化表征及...
石墨烯因其优异的物理性质而成为有前景的生物传感器材料。基于场效应晶体管（FET）的生物传感器可借助石墨烯的高载流子迁移率实现高灵敏度检测，但石墨烯-FET生物传感器尚未广泛实用化。本综述聚焦石墨烯-FET生物传感器，讨论其优势、开发挑战及解决方案。德拜屏蔽会使检测目标的表面电荷被溶液离子屏蔽而难以检测，可通过小分子受体及其结合后构象...
石墨烯溶液门场效应晶体管（gSGFETs）在化学与生物传感中具有高潜力，但功能化步骤复杂、易过度反应并受杂质影响，且常限于特定配体。本文提出一种单步固定化学修饰适配体的新策略，适配体带有芴甲基（fluorenylmethyl, Fm）和吖啶（acridine, Ac）芳香基团，通过简便合成路线克服上述限制。以凝血酶为模型检测物，将该...
二维材料在生物传感领域具有广阔前景，尤其是作为场效应晶体管（FET）中的传感通道。石墨烯是最常用且最具商业化潜力的二维材料之一，但将其用于生物传感仍需解决工作条件、灵敏度、选择性、可报告性和经济可行性等关键问题。基于石墨烯的场效应晶体管（gFET）通过生物受体-分析物结合事件引起石墨烯掺杂和/或静电门控效应，从而调制晶体管电学特性；...
在场效应晶体管（FET）生物传感器中，电解质溶液中的电荷屏蔽会限制灵敏度，石墨烯FET（GFET）尤为突出。裸石墨烯表面具有强负电荷，会在石墨烯/液界面引起非线性电解质屏蔽，从而阻碍GFET实现高灵敏度。本研究通过修饰带正电荷的化合物抵消石墨烯负表面电荷，构建了表面电荷调控GFET（SCM-GFET），并用于检测C反应蛋白（CRP）...
2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引起。目前SARS-CoV-2诊断主要依赖核酸检测，但该方法需要专业设备、专业人员且耗时较长，因此亟需灵敏、简便、快速、低成本的检测技术。石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器凭借高灵敏度、快速检测、无标记操作和低检出限等优势，成为SAR...
痴呆是一种导致认知和运动功能不可逆进行性丧失的脑部疾病，目前缺乏简单可靠的诊断或治疗手段。现有诊断多依赖难以获取的生物样本和脑成像。作者开发了一种便携式、无线读出的石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器平台，可检测病毒、蛋白和小分子，并具备单分子级灵敏度与特异性。该平台利用 DNA 适配体纳米探针检测三种重要淀粉样蛋白：淀粉样β蛋...
检测大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）产生的β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, β-gal）活性，可快速评估浴场和渔场等海水体的污染程度，避免大规模水污染暴发。本文开发了一种基于石墨烯场效应晶体管（graphene field effect transistor, GFET）并修饰热变性酪蛋...
随着即时诊断从单分析物检测向多分析物检测发展，分析可靠性日益重要。互补金属氧化物半导体（CMOS）集成传感方案可提供微型化多路传感阵列、集成读出电子和超大传感器数量。近年来，兼容 CMOS 后端工艺的石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感在制造规模化和面向真实样品基质的生物识别功能化方面快速发展。工业化下一步需要提高可靠性并增加统计...
报道了基于石墨烯场效应晶体管（G-FET）检测SARS-CoV-2刺突蛋白S及其受体ACE2的生物传感器。石墨烯通过微波等离子体增强化学气相沉积（MW-PECVD）直接在SiO2/Si基底上生长，并与铜箔CVD生长后湿法转移到玻璃的商用石墨烯器件进行对比。利用拉曼散射光谱和原子力显微镜表征石墨烯结构与表面形貌。石墨烯表面用1-吡喃丁...
随着可穿戴电子设备对生物标志物检测需求增加，柔性生物传感器受到广泛关注。石墨烯场效应晶体管（GFET）因高灵敏度、多功能性、快速响应和低成本，成为构建生物传感器的关键器件。GFET 通常由源、漏、栅三电极构成，石墨烯作为高迁移率导电通道，生物分子结合后可改变其局部电荷密度与电导，从而实现无标记、快速检测。柔性基底具有生物相容性、复杂...