天津大学胡文平&程姗姗：有机场效应晶体管的生物传感器用于癌胚抗原生物测定

通讯作者：程姗姗

通讯单位：天津大学

实现高灵敏度和高可靠性的生物传感器对于肿瘤疾病的早期诊断和治疗具有极其重要的意义。

天津大学程姗姗教授开发了一种基于有机场效应晶体管(OFET)的新型生物传感器用于癌胚抗原(CEA)生物测定。这种基于OFET的生物传感器可以分别在光照和黑暗下对抗原-抗体的免疫识别反应做出敏感反应，从而产生源漏电流(IDS)和阈值电压(Vth)的电信号变化。

相关工作以“Organic Field-Effect Transistor-Based Biosensorswith Enhanced Sensitivity and Reliability under Illumination forCarcinoembryonic Antigen Bioassay”为题发表在Analytical Chemistry上。

图1. 基于OFET的生物传感器在光照和黑暗下用于CEA测定的开发：(I)OFET器件的制造；(二)生物传感平台建设；(三)CEA检测。

基于OFET的生物传感器使用IDS和Vth作为黑暗下的响应信号，对CEA检测的检测限分别为0.5和0.2pM。当施加特定强度的光时，光会影响导电通道中的电荷载流子传输过程，从而导致生物信号在光照下转变为更高的光电流和阈值电压电信号变化。与黑暗中的检测结果相比，该生物传感器对光照下的CEA检测具有更高的灵敏度，检测限分别为13.5和16.9 fM。

多信号输出有效地提高了用于CEA检测的生物传感器的可靠性。因此，这种基于OFET的生物传感器具有强大的检测功能，有望成为未来检测各种生物物质的高性能生物传感平台。

图2.没有光照射的有机器件的电气性能。

图3. 有机器件光电特性的表征。

图4. 基于OFET的生物传感器在光照和黑暗下的机理解释。

图5. CEA 的生物测定。

链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c03683