基于离子敏感场效应晶体管（ISFET）与适配体结合的生物传感器，可为即时检测（POCT）提供快速、无标记检测多种生物标志物的便捷方案。本文报道了一种用于检测适配体–靶标相互作用的便携式 PC 控制 ISFET 读出装置。该装置支持对同一芯片中不同 ISFET 进行选择性寡核苷酸修饰，并采用 Ta2O5 栅 ISFET 结构以减小俘获...
牛血清白蛋白（BSA）常用于疫苗中以提高稳定性，但可能引起人体过敏反应，世界卫生组织要求每剂疫苗 BSA 残留不超过 50 ng。传统 BSA 检测方法耗时长且需要专用设备；离子敏感场效应晶体管（ISFET）虽快速、低成本、便携，却受固有灵敏度限制，难以检测低浓度 BSA。本研究提出基于绝缘体上硅（SOI）衬底的双栅（DG）ISFE...
本文提出一种用于高性能氧化石墨烯（GO）生物传感器概念的综合晶圆级制造协议，适用于多种生物传感应用。该协议涵盖关键工艺步骤：首先通过气相蒸发在基底上形成硅氧烷单层，随后旋涂 GO 水溶液制备厚度为 1–3 nm 的纳米薄换能层，该薄膜具有优异均匀性；再结合微机械表面加工与光刻、反应离子刻蚀或纳米压印技术，将 GO 换能层转化为所需微...
离子敏感场效应晶体管（ISFET）是一种成熟的电子器件，通常用于pH传感。该器件能否用于在易获取生物流体中检测其他生物标志物，并满足高影响医学应用所需的动态范围和分辨率，仍是开放研究课题。本文报道了一种ISFET，可检测汗液中氯离子的存在，检出限为0.004 mol/m3。该器件旨在辅助囊性纤维化诊断，采用有限元方法设计，考虑半导体...
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的2019冠状病毒病（COVID-19）疫情对全球健康和社会活动构成重大威胁。快速、可重复、低成本且易操作的检测装置对于替代传统基于光学信号的聚合酶链反应（PCR）和免疫检测至关重要。半导体基电学生物传感器因信号读出小型化而具有吸引力。本研究旨在利用靶向病毒表面刺突蛋白的DN...
本研究提出基于电双层晶体管（EDLT）且具有时间依赖灵敏度特性的可调pH传感器。EDLT可利用电解质栅介质中的可移动离子调节漏极电流，因此可通过改变测量时间简单调节器件灵敏度。作者制备了由壳聚糖/Ta2O5杂化介电EDLT换能器和SnO2传感膜组成的扩展栅型离子敏感场效应晶体管，用于评估不同缓冲液pH下的传感行为。结果表明，仅通过调...
生物传感技术是即时检测（POCT）的关键需求。为测量生物现象，常需确定分子电荷与质量、氧化还原电位和折射率等物理参数。在众多技术中，生物耦合栅场效应晶体管（Bio-FET）作为电位型生物传感器极具潜力，因为它能在微型器件中直接检测离子和生物分子电荷，实现无标记、实时电学读出。然而，若要扩大 Bio-FET 在生物传感中的应用，仍需重...
离子敏感场效应晶体管（ISFET）作为有前景的生物化学传感器，已广泛应用于生物化学传感领域。近年来，由离子电解质门控的新型场效应晶体管因极强的电双层（EDL）门控效应而备受关注。在这类器件中，半导体/电解质界面处由离子诱导形成的 EDL 电容可有效调控半导体沟道载流子密度。凭借大比电容、低工作电压和敏感界面特性，多种电双层晶体管（E...
本文报道了一种采用可弃纸基底扩展栅（EG）的离子敏感场效应晶体管（ISFET）。传统ISFET的传感部分与测量部分集成在同一器件中，若传感部分被化学溶液污染，昂贵的测量部分也会失效。为解决该问题并构建低成本传感平台，作者将双栅SOI MOSFET作为测量换能器，将基于纤维素纸的扩展栅作为独立传感部分。该双栅晶体管利用顶栅与底栅之间的...
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...
报道了采用超薄聚对二甲苯-H（parylene-H）作为栅极传感膜的硅纳米网离子敏感场效应晶体管（ISFET）的电学特性与pH响应。器件表现出优异直流特性：亚阈值摆幅85 mV/dec，开/关电流比约10^7，栅极漏电流约10^-10 A；界面态密度1.04×10^12 cm^-2，场效应迁移率510 cm^2 V^-1 s^-1。...
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）...
气味结合蛋白（OBPs）因可作为嗅觉生物传感器的传感底物而备受关注。果蝇LUSH蛋白是一种OBP，已知可结合多种醇类，利用LUSH蛋白的技术有望通过气味物检测提供关键信息。本工作以LUSH蛋白为传感底物检测乙醇浓度，并将其与绝缘体上硅（SOI）基离子敏感场效应晶体管（ISFET）融合，以测量LUSH与乙醇分子相互作用产生的电信号。随...
本研究首次将沸石与金纳米颗粒的优势结合，用于改进基于离子敏感场效应晶体管（ISFET）的肌酐生物传感器性能。以戊二醛（GA）共价交联肌酐脱亚胺酶（CD）的传感器作为对照，系统比较了硅沸石（Silicalite）、沸石β（BEA）、纳米沸石β（Nano BEA）以及负载金纳米颗粒的沸石β（BEA-Gold）对传感器响应的影响，并通过 ...
心脏钾通道通过设定静息膜电位并决定动作电位形态与持续时间，维持心脏正常电活动。阻断快速（IKr）和慢速（IKs）延迟整流钾电流的药物被广泛用作III类抗心律失常药；选择性靶向超快速延迟整流电流（IKur）和乙酰胆碱门控内向整流电流（IKAch）的药物在房颤治疗中显示疗效。为满足新型抗心律失常药需求，需开发新的钾通道药物发现方法，并利...
本文报道了一种具有悬挂蜂窝纳米线（SHNW）结构的高性能离子敏感场效应晶体管（ISFET）。与悬挂直纳米线（SSNW）相比，SHNW 可提供更长且不易发生粘附的沟道，有利于实现全栅（gate-all-around, GAA）生物传感器。作者采用自上而下工艺制备了 SHNW、SSNW 和位于基底上的常规纳米线（CNW）ISFET，并比...
近年来，基于薄膜晶体管的双栅离子敏感场效应晶体管（ISFET）被提出，旨在利用多种有机或无机材料突破标准 ISFET 固有的能斯特响应限制。双栅结构引入的电容耦合效应，可将原本固定的能斯特响应显著扩展为超灵敏传感区间，从而提升器件对界面电位微小变化的响应能力。为进一步推进该平台，本文将超薄体（UTB）结构嵌入双栅 ISFET 中。厚...
本文研究了基于离子敏感场效应晶体管（ISFET）的脲酶生物传感器及其固态参考系统，用于单端和双端差分读出电路。生物传感器的传感膜由脲酶固定在导电聚合物基 Nafion 基质中制备。在 8~240 mg/dL 尿素浓度范围内，传感器响应为 12.9~198.1 mV，表明固定化脲酶活性未显著下降。作者进一步制备了结合固态参考系统的生物...
近年来，场效应晶体管（FET）型生物传感器在高灵敏度生物检测中取得显著进展。其中，离子敏感场效应晶体管（ISFET）是电学生物传感技术中最具吸引力的方向之一。本文综述了近年来ISFET生物传感器的主要研究进展，系统介绍了其基于栅极绝缘层界面电位或pH响应的工作机理，并讨论了DNA杂交、免疫识别、酶促反应和活细胞代谢等生物识别体系在I...