基于石墨烯场效应晶体管（GFET）的生物传感器有望用于早期疾病诊断的即时检测工具，但石墨烯传感器的可重复性、制造良率、德拜屏蔽及非特异性物种检测等问题限制了其临床推广。本文证明晶圆可扩展的 GFET 阵列平台可获得有意义的临床结果。以胰腺导管腺癌（PDAC）为高临床相关性案例，作者开发了一种准确、稳健且便携的 GFET 阵列生物传感...
保护性抗原（PA）是炭疽早期诊断的重要生物标志物，在炭疽早期入侵阶段产生的 PA 量较少，因此极低浓度 PA 的准确检测一直是生物医学领域的研究热点。石墨烯场效应晶体管（Gr-FET）生物传感器具有检测时间短、检测限低、体积小和易于集成等优点，为超微量生物标志物检测提供了新途径。本研究首先通过酶联免疫吸附试验（ELISA）考察不同浓...
鉴定葡萄酒、相关产品及原料中的葡萄品种对酿酒学和真实性保障具有重要意义，但基质复杂且DNA含量低使分析极具挑战。将DNA分析与石墨烯等二维材料结合，为超灵敏DNA检测提供了有利途径。本文表明，单层石墨烯可为核酸检测提供具有单碱基分辨能力的理想测试平台。石墨烯的超薄特性形成大比表面积，并在垂直方向产生量子限制；经功能化后可提供多个DN...
本文报道了一种用于生物标志物检测的新型光化学一步功能化技术路线，通过叠氮修饰的DNA适配体对石墨烯表面进行共价修饰。作者将该方法应用于N端B型利钠肽前体（NT-proBNP）心衰生物标志物的适配体固定化，构建基于液体栅极石墨烯场效应晶体管（GFET）的无标记生物传感器。在310 nm紫外光照射下，叠氮基团转化为高活性氮烯（nitre...
寨卡病毒（ZIKV）是一种与登革热病毒（DENV）和黄热病病毒（YFV）等医学重要黄病毒亲缘关系密切的蚊媒病毒，在多种黄病毒共循环地区准确诊断具有挑战。核酸适配体是具有高亲和力和特异性的寡核苷酸，可用于生物传感器开发，通常通过指数富集系统进化配体（SELEX）获得。本研究采用毛细管电泳SELEX（CE-SELEX）筛选针对寨卡病毒非...
二维材料如石墨烯在生物传感中前景广阔，但受材料合成与器件制备不均匀影响，存在显著器件间差异。本文提出一种稳健的生物电子传感平台，由超过200个集成石墨烯场效应晶体管传感单元、定制高速读出电子和机器学习推理组成，以克服上述挑战并实现快速、便携、可靠测量。该平台通过材料喷射打印三种离子选择性膜，实现可重构多离子电解质检测，在复杂溶液中对...
有机界面化合物（OICs）是石墨烯等二维纳米材料纳米生物传感器中实现生物探针稳定、高效固定所需的连接分子。本文首次报道通过微机电系统（MEMS）工艺，在大规模石墨烯表面引入寡苯乙炔胺（OPE）进行共价功能化后制备场效应晶体管（FET）。密度泛函理论（DFT）模拟比较多种OIC，证实OPE与石墨烯具有更高结合能且带隙更低。OPE可通过...
石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器因高比表面积和费米能级对表面带电生物分子的高敏感性而具有优异灵敏度。多数已报道 GFET 使用笨重外部参比电极，限制芯片集成并增加成本。本研究采用片上集成液态金电极的 GFET 阵列，用于 SARS-CoV-2 检测，并分别用抗体或适配体功能化以选择性结合刺突蛋白。适配体功能化 GFET（Ap...
CRISPR/Cas系统因核酸检测能力受到关注，但现有用于呼吸道感染诊断的CRISPR生物传感器大多仍需目标核酸预扩增。本研究报道了一种基于Cas13a反式切割机制与超高灵敏石墨烯场效应晶体管（gFET）的无扩增核酸检测生物传感器。该CRISPR Cas13a-gFET平台利用LwaCas13a与crRNA识别目标RNA后触发的反式...
本文首次报道双螺旋核酸双链结构的分子尺度电容效应。利用高精度石墨烯晶体管生物传感器对静电场效应进行大样本定量测量，观察到异常电荷输运行为：端部固定的核酸双链不像导体，而能像分子电容器一样储存部分电离电子。为阐明该发现，提出级联电容网络模型作为核酸双链的新等效电路，扩展点电荷近似模型，将部分电荷输运归因于电容网络内电子再分布。实验证实...
(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...
霉菌毒素是食品与饲料中常见的污染物，其污染问题因供应链复杂化而加剧，威胁人畜健康并造成经济损失。本文报道一种基于单硅芯片上石墨烯场效应晶体管（GFET）阵列的霉菌毒素生物传感器。针对赭曲霉毒素A（OTA）的适配体作为识别元件，通过吡啶丁酸琥珀酰亚胺酯（PBASE）共价连接至石墨烯表面；施加横向电场可促进PBASE与石墨烯的π-π堆积...
胶质纤维酸性蛋白（GFAP）是创伤性脑损伤等多种神经系统疾病的鉴别性血液生物标志物。此前已有生物传感器在缓冲液中检测 GFAP 的报道，但患者样本中 GFAP 的准确定量仍缺乏且需求迫切。本文报道了一种稳健的片上石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感方法，用于患者血浆中 GFAP 的高灵敏、超快检测。研究招募按 Mayo 分级定义的...
新冠疫情要求快速、可靠、低成本且易操作的检测策略，以阻断传播链，生物传感器因此成为可行方案。纳米材料的引入显著提升了生物传感器性能，而石墨烯凭借高导电性、大比表面积、可调带隙和优异机械强度，使传感能力达到突出水平。在众多石墨烯基传感方案中，石墨烯场效应晶体管（GFET）因超灵敏、低噪声和即时测量能力而独具优势，即使分析物含量极低也能...
SARS-CoV-2 的快速传播严重威胁公共卫生，建立高灵敏检测方法对控制全球大流行具有重要意义。本文开发了一种石墨烯场效应晶体管（g-FET）生物传感器，实现 SARS-CoV-2 抗体的超灵敏检测，检出限（LoD）低至 10−18 M（相当于 10−16 g mL−1）。g-FET 表面修饰 SARS-CoV-2 刺突蛋白 S1...
细胞因子风暴综合征（CSS）伴随干扰素（IFN）、白介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF）等细胞因子异常升高，是提示 COVID-19 进展为重症或危重症的重要预后标志物。开发实时监测细胞因子水平的器件，有助于在病情恶化前识别并干预。本文报道一种智能适配体双通道石墨烯-TWEEN 80 场效应晶体管（DGTFET）生物传感器件，用于人...
随着医疗可及性提高，疾病诊断正从中心实验室向即时检测（POC）和数字健康监测发展。液体活检可通过唾液、尿液或血液等生物流体实现频繁采样，有助于早期发现衰老相关疾病生物标志物。本文报道一种名为EV-chip的石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器，用于通过外泌体（exosomes, EVs）表面特异性标志物CD63和CD151，对与...
细菌的存在对食品安全构成重大威胁。细菌代谢过程中释放的挥发性化合物可用于评估细菌污染。吲哚是大肠杆菌（E. coli）释放的主要挥发性分子，本研究选择吲哚作为指示物以检测大肠杆菌的存在。本文采用石墨烯场效应晶体管（G-FET）基于吲哚与石墨烯之间的π-π堆积相互作用检测挥发性分子吲哚。G-FET器件暴露于吲哚后发生电信号变化，该变化...
本文在光纤端面构建石墨烯场效应晶体管（GFET），开发集成光学/电学双读出生物传感器，用于检测目标单链DNA（tDNA）。通过磁控溅射和激光刻蚀在光纤端面制备两个相互隔离的金电极，分别作为漏极和源极，并在其上转移石墨烯薄膜形成FET通道。将6-羧基荧光素（6-FAM）标记的探针适配体固定于石墨烯表面，用于特异性捕获tDNA；引入氧化...
本文报道了用于检测阿尔茨海默病（AD）重要蛋白生物标志物 Clusterin（簇蛋白/apolipoprotein J）的石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器的制备与表征。器件在 Si/SiO2 基底上通过光刻图形化和金属 lift-off 工艺制备，采用蒸发铬和溅射金作为电极。拉曼光谱用于评估石墨烯质量；器件经退火处理以提升性...