场效应晶体管生物传感器用于细胞研究进展

发布时间：2021-02-16 18:44

　　场效应晶体管（FET）生物传感器是一种新型生物传感器。由于它具有灵敏度高、分析速度快、试剂消耗少、操作简单、免标记等特点,特别是其高度微型化和集成化引起了生命医学领域的广泛关注。本文主要介绍场效应晶体管生物传感器的结构、制备方法与传感原理,详细介绍FET生物传感器在细胞水平神经递质和电生理检测方面的一些研究成果,并对FET传感器在未来的发展方向做出展望。 

【文章来源】：分析科学学报. 2020,36(05)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

(A) 用于实时监测细胞NO释放的FET生物传感器原理图[32];(B) SiNW-FET生物传感器的示意图(生长了皮质神经元的盖玻片倒扣在传感器表面,使神经元可与传感器表面亲密接触。右侧图片是FET传感器的光镜图[34]);(C) 使用基于晶体管的纳米针形传感器测量细胞内钙离子的示意图[35];(D) 左侧是纳米FET的结构示意图,右侧是nano-FET探针靠近单个细胞的光镜图[36]。

石墨烯材料的应用使FET类器件的制造有了新的选择。Lieber课题组[27]率先在同一块衬底上集成了石墨烯-FET与SiNW-FET,当鸡胚心肌细胞同时与两个器件的传感区域相接触时,二者可并行检测鸡胚细胞的胞外生理电信号。使用石墨烯-FET记录细胞外电信号时,器件从P型转换为N型,信号相位发生了翻转,有力的证实了电信号产生于场效应,这是其他单极性的材料所无法实现的。在石墨烯-FET与SiNW-FET并行检测鸡胚细胞电生理实验中,二者输出信号的峰间宽度相似,然而事实上石墨烯-FET的面积比硅纳米线FET的面积几乎大了100倍。这表明在多类型器件集成的多路复用检测生物传感器中,还需要更多的研究时间分辨率、电极尺寸等问题对检测结果的影响。3.2 神经递质的检测

最近Li等[31]直接在石墨烯-FET传感芯片上培养原代分离的海马神经元,并对该神经元释放的神经递质谷氨酸进行实时监测(图2C、2D)。他们将人工合成的代谢型谷氨酸受体(mGluR)固定在石墨烯传感沟道上,mGluR对谷氨酸具有高度的特异性,当谷氨酸与mGluR结合时,可以改变沟道内载流子的浓度从而引起电流变化进行传感。该传感器对谷氨酸的检出限低至1 fmol/L。该传感器首次实现了细胞释放非电活性信号分子的直接原位实时检测,为非电活性信号分子的检测提供了一种新的检测平台。3.3 其他细胞信号分子检测


本文编号：3036776