近期有研究人員提出了一種利用場效應(yīng)管原理的生物傳感器，可以通過鼻咽拭子樣本進(jìn)行快速新冠檢測。
而說到場效應(yīng)管，這是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的晶體管。場效應(yīng)管（FET）是利用控制輸入回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件，具體又可以分成兩大類，一類是結(jié)型場效應(yīng)管（JFET），另一類是絕緣柵場效應(yīng)管（MOSFET）。
從結(jié)構(gòu)上講，場效應(yīng)管由兩個(gè)被溝道隔開的摻雜半導(dǎo)體區(qū)域組成，并且以改變溝道的載流特性的方式向器件施加電壓，被通道隔開的端子稱為源極（Source）和漏極(Drain)，而柵極（Gate）是施加控制電壓的端子。
場效應(yīng)管的工作原理用一句話說，就是“可以利用柵極與溝道間的PN結(jié)形成的反偏的柵極電壓，來控制漏極-源極間流經(jīng)溝道的漏極電流ID”，也就是通過施加電壓可以簡單地調(diào)節(jié)流過通道的電流。
由于允許較小的電流或電壓來調(diào)節(jié)電流，因此場效應(yīng)管常用作電子開關(guān)和放大器。
場效應(yīng)管原理的生物傳感器具有高靈敏性、高即時(shí)性等顯著優(yōu)點(diǎn)，而石墨烯則是一種具有非凡特性的單層材料，尤其是其電學(xué)特性、載流子遷移率，因此兩者相結(jié)合的石墨烯基FET生物傳感器具有超靈敏、低噪聲的顯著優(yōu)點(diǎn)。
文章中的生物傳感器就是使用1-芘丁酸N-羥基琥珀酰亞胺酯(PBASE)把一種特定的新冠病毒蛋白抗體固定在石墨烯片上制造的，這樣在芯片表面形成一個(gè)有效的探針偶聯(lián)區(qū)域。
當(dāng)抗原分子（新冠病毒蛋白）在探針偶聯(lián)區(qū)域上與探針發(fā)生識(shí)別并形成復(fù)合物時(shí)，引起傳感器表面電荷密度的改變，從而改變離子敏感膜電位，這就相當(dāng)于通過外電源調(diào)節(jié)柵極電壓，達(dá)到控制源極與漏極之間的溝道電流的目的。
據(jù)研究者自稱，該生物傳感器對新冠病毒蛋白探測的靈敏度（LOD）可達(dá)1fg/mL，有著如此高的靈敏度，該傳感器并不像傳統(tǒng)檢測手段一樣需要對樣本進(jìn)行預(yù)處理，就可以直接使用拭子樣本進(jìn)行檢測。
基于金屬(metal)-氧化物(oxide)-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的結(jié)構(gòu)和工作原理而制成的場效應(yīng)管生物傳感器是近年來蓬勃發(fā)展的一種新型傳感技術(shù)。
通過測量漏極電流大小就可以定量分析發(fā)生在柵極離子敏感膜上的生物反應(yīng)，這些生物反應(yīng)包括核酸雜化、蛋白質(zhì)作用、抗體抗原結(jié)合，以及酶底物反應(yīng)等。
同時(shí)這種傳感器具有輸入阻抗高、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、無二次擊穿問題、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，無疑具有廣闊的應(yīng)用前景。
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