近日，湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院舒健博士與化工學(xué)院吳學(xué)文副教授、閩江學(xué)院材料與化工學(xué)院邱楨麗副教授團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Advanced Functional Materials》上發(fā)表了題為“電化學(xué)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管雙模生物傳感器芯片用于寬范圍、高靈敏的無(wú)標(biāo)記細(xì)胞因子生物標(biāo)志物檢測(cè)”（Electrochemical and Field Effect Transistor Dual-Mode Biosensor Chip for Label-Free Detection of Cytokine Storm Biomarker with High Sensitivity within a Wide Range）的文章。該研究院2021級(jí)碩士研究生歐陽(yáng)佳豪和2022級(jí)碩士研究生李雅馨為該論文的共同第一作者，舒健博士和吳學(xué)文副教授為共同通訊作者。

生物傳感器廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等關(guān)鍵領(lǐng)域。然而，由于生物分子的種類(lèi)繁多、濃度分布范圍極廣（皮摩爾級(jí)到毫摩爾級(jí)），這對(duì)傳感器的檢測(cè)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍提出了極高的要求。傳統(tǒng)生物傳感器通常依賴(lài)單一的信號(hào)轉(zhuǎn)換途徑（如電化學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)或磁學(xué)信號(hào)），在面對(duì)寬泛的濃度范圍和復(fù)雜樣品環(huán)境時(shí)，存在顯著的局限性。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，合作團(tuán)隊(duì)利用延?xùn)判吞技{米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管，設(shè)計(jì)了一種電化學(xué)（EC）和場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）雙模生物傳感器芯片。該傳感器芯片采用適體探針修飾的延?xùn)牛‥G）電極，既作為EC傳感的工作電極，又作為FET的敏感電極?；趦煞N完全不同的傳感原理，該傳感芯片采用不同的測(cè)試結(jié)構(gòu)獨(dú)立采集EC和FET兩種信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同濃度的細(xì)胞因子風(fēng)暴生物標(biāo)志物的無(wú)標(biāo)記檢測(cè)（圖1A）。

該研究中，傳感芯片采用延?xùn)沤Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并通過(guò)鈍化保護(hù)，有效確保了器件的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。同時(shí)，集成了EC和FET兩種傳感模式實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不僅提供了高靈敏度和寬動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍（7個(gè)數(shù)量級(jí)），還在一定濃度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了交叉驗(yàn)證，提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性，展示了在生物分析和早期疾病診斷領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。

湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院科研團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于圍繞碳基集成電路和新型傳感器為代表的新一代信息技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展研究，團(tuán)隊(duì)在唐氏綜合癥篩查、肝癌檢測(cè)、無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)等生物傳感和甲烷、氫氣、甲醛等氣體傳感器件及其相關(guān)技術(shù)方面取得重要成果，并已研制全球首條碳基傳感芯片示范線(xiàn)，推進(jìn)相關(guān)核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202405212