Биосенсоры, использующие полевые транзисторы, показывают большие перспективы

Спрос на чувствительные и селективные электронные биосенсоры — аналитические устройства, которые отслеживают интересующую цель в режиме реального времени — растет для широкого спектра приложений. Они идеально подходят для медицинского обслуживания в клинических условиях, разработки лекарств, контроля безопасности и качества пищевых продуктов и мониторинга окружающей среды.

Электронные биосенсоры привлекательны из-за своей простоты, короткого времени анализа, низкой стоимости изготовления, минимальной пробоподготовки и возможности использования в полевых условиях необученным персоналом.

Исследователи из Свободного университета Бозен-Больцано и ETH Zurich рассмотрели научные достижения в области биосенсоров на основе полевых транзисторов с электролит-управляемыми углеродными нанотрубками (EG-CNTFET). Эти устройства характеризуются превосходными электронными свойствами и собственным усилением сигнала и способны обнаруживать широкий спектр биомолекул с высокой чувствительностью.

Одним из основных компонентов биосенсора является его элемент биораспознавания, такой как ферменты, антитела, аптамеры или ионоселективные мембраны, которые избирательно распознают интересующий аналит (вещество, химические вещества которого измеряются и идентифицируются). Устройства биотрансдукции преобразуют взаимодействие между элементом биораспознавания и аналитом в измеримый электрический сигнал.

«Биосенсоры, использующие (полевые транзисторы) в качестве элементов биотрансдукции, являются одними из наиболее многообещающих устройств для биосенсорных приложений, поскольку они уже продемонстрировали высокую чувствительность к нескольким аналитам вплоть до пикомолярной концентрации», — сказал Маттиа Петрелли из Свободного университета Боцен-Больцано. . «Среди всех возможных материалов, которые можно использовать для биосенсоров на основе полевых транзисторов, интерес представляют полупроводниковые углеродные нанотрубки, поскольку они обладают благоприятными электрическими и химическими свойствами».

Организовав эти биосенсоры с различными элементами биораспознавания, «можно добиться селективного обнаружения различных аналитов, таких как биомолекулы, биомаркеры рака, бактерии и ионы, и это лишь некоторые из них», — сказал Петрелли. «Несмотря на отчеты, демонстрирующие потенциальное применение этих биосенсоров в реальных приложениях, необходимо решить проблемы, прежде чем они станут коммерчески доступными».

Биосенсоры на основе EG-CNTFET в настоящее время способны обнаруживать только один аналит за раз. Различные интерфейсы в сложных средах, таких как кровь, пот или слюна, также усложняют обнаружение определенных сигналов.

«Это ограничивает применимость этих биосенсоров для реальных приложений», — сказал Петрелли. «Селективность устройства должна быть тщательно оценена по отношению ко всем возможным мешающим агентам, особенно в сложных средах обнаружения. Как только эти проблемы будут решены, мы сможем представить, что эти биосенсоры будут реализованы для различных приложений в ближайшем будущем».