阿尔茨海默病（AD）早期诊断因生物标志物浓度极低且常规检测灵敏度不足而困难。本研究开发碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）免疫传感器，用于无标记检测磷酸化 tau-217（p-tau217）。器件采用氧化钇/氧化铪（Y2O3/HfO2）介电层和金纳米粒子（AuNPs）增强生物功能化，并将抗 p-tau217 单克隆抗体固定于 CN...
碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）有望成为下一代微型化生物传感器，但如何准确建模蛋白质独特静电表面与 CNT-FET 的相互作用并调制电导仍是瓶颈。本文结合增强采样分子动力学与非天然氨基酸化学，对单壁碳纳米管（SWCNT）表面感知的蛋白质静电势进行建模。研究以 β-内酰胺酶结合蛋白 2（BLIP2）为识别元件，用于结合降解抗生素...
猪流行性腹泻病毒（PEDV）广泛传播给全球养猪业造成重大损失，亟需快速、灵敏、准确的检测方法。本研究开发并验证了一种基于浮栅碳纳米管场效应晶体管（FG CNT-FET）的便携式免疫传感器，用于快速识别 PEDV。为提升亲和性，作者制备并纯化了一种特异性结合 PEDV 刺突蛋白（S 蛋白）的单克隆抗体（mAb），并将其修饰在 FG C...
随着即时诊断需求增加，基于纳米材料的电子生物传感器（如生物传感器场效应晶体管，BioFET）因结构简单、灵敏度高、可扩展性强而受到关注。BioFET通过电学转导检测生物信号，其应用价值直接取决于在检测相关环境中的电学稳定性。然而，不同BioFET器件结构差异较大，尤其是电极钝化方式；在离子溶液中若钝化不当，会产生过大漏电流和信号漂移...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的大规模诊断对疫情溯源和治疗至关重要。本研究开发了一种基于碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）的快速、易用、低成本且可定量的电化学生物传感器，用于在加标唾液中数字检测 SARS-CoV-2 表面刺突蛋白 S1 亚基。该传感器在 Si/SiO2 表面通过喷墨打印碳纳米管构建，并在源...
肿瘤来源外泌体miRNA在癌症发生与进展中可能具有重要功能，是早期诊断和预后监测的潜在生物标志物。然而，外泌体miRNA的简单、灵敏且无标记检测仍具挑战。本文报道了一种基于聚合物分选高纯度半导体碳纳米管（CNT）薄膜的超灵敏、无标记且稳定的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于检测外泌体miRNA。与传统CNT FET不同，该传感器...
本研究报道了基于碳纳米管场效应晶体管（CNT FET）的适配体传感器用于腺苷检测，并比较了两种腺苷适配体序列：35-mer 和 27-mer。在相同传感平台上，35-mer 适配体对腺苷的检出限为 100 pM，解离常数为 1.2 nM；27-mer 适配体的检出限为 320 nM，解离常数为 160 nM。识别过程中，35-mer...
半导体单壁碳纳米管（swCNTs）是新兴应用中的有前景材料，已展现出优异的生物传感能力，有望解决传感器可靠性、灵敏度和选择性等挑战。本文聚焦采用弹性双电层电容介电聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（ePVDF-HFP）的 swCNT 场效应晶体管（FET）。这些器件具有较小的器件间差异，并在低电压（<0.5 V）下具有高电流输出，因而与大...
昆虫和脊椎动物的嗅觉受体神经元由气味受体（OR）蛋白门控，其中一些成员对医学、农业和公共卫生领域重要的挥发性有机化合物（VOCs）表现出极高的敏感性和选择性。昆虫 OR 具有内在信号放大能力，单个配体结合事件即可被转导为可测量的离子电流，因此可作为多种传感器构型中的生物识别元件。然而，由于昆虫 OR 的疏水性、信号转导机制复杂以及已...
本文报道了一种基于化学剂量计修饰碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）的生物传感器，首次将化学剂量计传感原理引入 CNT 纳米电子器件。作者将半胱氨酸（Cys）选择性化学剂量计 CCD1 通过芘端基与 CNT 的 π-π 堆积作用固定在 CNT 通道表面。当 Cys 存在时，其巯基与 CCD1 共轭丙烯酸酯部分的 β 碳发生 Mic...
本文报道了一种基于碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）的单片 CMOS 生物传感器平台，用于检测神经递质谷氨酸。该平台采用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺制备，集成 9216 个 CNTFET 传感单元和 96 个可调读出与放大通道，芯片尺寸为 6.4×3.0 mm²。单壁碳纳米管（SWCNT）通过介电泳（DEP）沉积在铂电极对...
本文报道了一种基于昆虫气味受体纳米盘与碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）的生物传感器。作者在Sf9细胞中表达并纯化四种果蝇气味受体（DmelOR10a、DmelOR22a、DmelOR35a和DmelOR71a），将其重组到脂质纳米盘中，并固定于CNT-FET表面。结果表明，各受体对其正配体水杨酸甲酯、己酸甲酯、反式-2-己烯-...
本文报道了一种单片互补金属氧化物半导体（CMOS）生物传感器平台的设计与表征。该平台由基于开关矩阵的 9216 个碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）阵列及相应读出电路组成。开关矩阵可灵活选择并同步将 96 个传感元件路由至对应读出通道。为实现 50 kΩ 至 1 GΩ 范围内的电阻测量，作者采用低噪声、宽带宽、宽动态范围跨阻连续时...
随机网络碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）易于制备，且随着碳纳米管分离技术改进，现有配方可提供至少 99% 的半导体管含量。该平台最有前景的应用之一是电子生物传感器，其中通过适配体等固定探针影响网络导电性，这些探针可充当分子尺度静电栅。然而，普遍认为若完全去除金属管即可优化此类生物传感器器件的假设尚未被检验。本文表明，适配体传感...
本文报道了一种基于电解质门控碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）的柔性酶乙酰胆碱酯酶（AChE）生物传感器。AChE通过3-巯基丙酸（MPA）连接分子固定在平面金门电极上，器件采用低成本喷雾沉积工艺制备。该传感器可检测神经递质乙酰胆碱（ACh），在1 pM至1 mM范围内呈近似线性响应，灵敏度为5.7 µA/decade，并对体内常...
纳米电子器件与细胞膜界面可实现对信号转导、电生理和物质输入/输出等基本生物过程的多重检测，甚至达到单离子通道水平，从而服务于药理学和临床诊断。为此需要理解和控制器件与脂质双分子膜之间的化学及电学界面。本文开发了一种简单的自下而上方法，在硅片和玻璃片上组装 tethered 双分子脂质膜（tBLM），采用基于硅烷功能化的共价 teth...
本文报道了一种用于食品液体样品（如葡萄酒）中铁(III)快速、一次性、无标记定量检测的生物传感器。该传感器基于场效应晶体管（FET），其中单壁碳纳米管（SWCNT）网络作为导电沟道，构成碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）。具有两个特异性高亲和力铁(III)结合位点的转铁蛋白作为识别元件直接吸附于SWCNT表面，用于免疫反应。对多个...
本文开发了一种磁性可刷新受体平台（MRP）结构，可集成到多种纳米生物传感器结构中，构建可重复使用的纳米生物传感器芯片。该结构能够方便地从传感器表面去除已使用的受体分子，并使传感器用于重复传感操作。基于该结构，作者演示了可重复免疫荧光生物传感器。由于该方法可将受体分子置于非常靠近纳米生物传感器表面的位置，因此可用于构建要求受体分子位于...
单壁碳纳米管（SWCNT）场效应晶体管（FET）为无标记检测核酸杂交提供了理想的电子通路。在杂交检测中，多种响应机制同时作用，会导致电导、跨导、阈值电压和迟滞间隙等电学参数发生变化。由于这些参数均依赖沟道长度L，解释L对杂交响应的影响时必须同时考虑它们。本文基于本征有效迁移率（µe）和器件场效应迁移率（µf）的定义，提出两个新参数，...
本研究评估了抗体功能化单壁碳纳米管（SWNT）场效应晶体管（FET）作为快速、准确检测莱姆病抗原生物传感器的潜力。器件制备于氧化硅晶圆上，采用化学气相沉积生长碳纳米管，并通过重氮盐进行功能化。利用原子力显微镜和电学测量验证了伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi）鞭毛抗体在纳米管上的固定。与伯氏疏螺旋体鞭毛抗原孵育后...