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使用场效应晶体管的生物传感器大有希望

对灵敏和选择性电子生物传感器(实时监测感兴趣目标的分析设备)的需求正在增长,以适应广泛的应用。它们是临床环境中的医疗保健、药物发现、食品安全和质量控制以及环境监测的理想选择。

电子生物传感器因其简单、分析时间短、制造成本低、样品制备量少以及未经培训的人员在现场使用的潜力而备受青睐。

Bozen-Bolzano 自由大学和苏黎世联邦理工学院的研究人员回顾了电解质门控碳纳米管场效应晶体管 (EG-CNTFET) 生物传感器的科学进展。这些装置具有优异的电子特性和本征信号放大能力,能够对范围广泛的生物分子进行高灵敏度检测。

生物传感器的主要组成部分之一是它的生物识别元件——例如酶、抗体、适配体或离子选择性膜——它选择性地识别感兴趣的分析物(一种化学物质被测量和识别的物质)。生物转导装置将生物识别元件与分析物之间的相互作用转化为可测量的电信号。

“使用(场效应晶体管)作为生物转导元件的生物传感器是生物传感应用中最有前途的设备之一,因为它们已经证明对几种低至皮摩尔浓度的分析物具有高灵敏度,”博岑-博尔扎诺自由大学的 Mattia Petrelli 说. “在所有可用于基于 FET 的生物传感器的可能材料中,半导体碳纳米管很有趣,因为它们具有良好的电学和化学性质。”

通过组织这些具有不同生物识别元素的生物传感器,“可以实现对不同分析物的选择性检测,例如生物分子、癌症生物标志物、细菌和离子等等,”Petrelli 说。 “尽管有报道表明这些生物传感器有可能转化为实际应用,但在商业化之前必须克服挑战。”

基于 EG-CNTFET 的生物传感器目前一次只能检测一种分析物。复杂介质(例如血液、汗水或唾液)中的不同接口也使特定信号的检测具有挑战性。

“这限制了这些生物传感器在实际应用中的适用性,”Petrelli 说。 “应针对所有可能的干扰剂仔细评估设备的选择性,尤其是在复杂的检测环境中。一旦解决了这些挑战,我们可以设想在不久的将来将这些生物传感器用于各种应用。”


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