一種使生物傳感器小型化的新方法將為微創(chuàng)植入物帶來新的可能性。微型晶體管制造在薄而靈活的基板上，可放大生物信號，產(chǎn)生的電流是類似替代品的 200 多倍。
診斷和監(jiān)測疾病通常依賴于檢測稱為“生物標志物”的分子。然而，此類生物標志物的檢測需要定期抽血，費用昂貴、耗時，需要專門的設備，并且無法提供連續(xù)的數(shù)據(jù)。為了避免這種情況并提供實時生物標志物檢測，加州大學圣巴巴拉分校的 Kevin Plaxco 教授的團隊率先開發(fā)了基于適體的植入式傳感器。這些設備是基于 DNA 的電化學傳感器，它們成功地實時跟蹤小分子。
將這些傳感器轉化為臨床實際應用的關鍵步驟是使它們盡可能小和微創(chuàng)。為了解決這一小型化挑戰(zhàn)，劍橋大學的研究人員與 Plaxco 實驗室合作，發(fā)現(xiàn)了一種將基于適體的傳感器與放大晶體管平臺相結合的方法。他們共同開發(fā)了基于有機電化學晶體管 (OECT) 的生物傳感器，即使在縮小到非常小的尺寸時也能保持適體傳感器的高性能。結果發(fā)表在《科學進展》雜志上。
方波門電位曲線支持基于高增益適體的 OECT 傳感。( A ) 基于適體的 OECT 示意圖，其中包括固定在柵電極上的亞甲藍修飾適體。這種功能化的平面金柵極和 PEDOT:PSS 通道設計用于匹配電容，允許通道和柵極側的電壓降。( B ) 疊加在電壓掃描上的脈沖方波作為V G輸入，產(chǎn)生 ( C ) I G電流因亞甲藍的氧化而衰減。( D ) 所得的I D與綜合I G成正比。(E ) 測量每個正向和反向脈沖電流之間的差異，然后產(chǎn)生一個明顯的亞甲藍氧化還原峰。添加目標后，電荷轉移速率增加，產(chǎn)生更大的積分電流并導致更高的 ΔID氧化還原峰。圖片來源：科學進步(2022)。DOI：10.1126/sciadv.add4111
該論文的第一作者、研究生 Sophia Bidinger 說：“這項工作是朝著為醫(yī)療保健提供者創(chuàng)造更好的工具邁出的重要一步。有了這種類型的傳感器，醫(yī)生將能夠獲得前所未有的實時數(shù)據(jù)來跟蹤他們的病人' 健康。”
以前的適體傳感器是由細的、幾毫米長的電線制成的。相比之下，新的晶體管生物傳感器非常小，肉眼幾乎看不見。該技術對于需要在敏感區(qū)域安裝傳感器的醫(yī)療應用非常有用。例如，這種微創(chuàng)傳感器可以植入大腦——這是追蹤與精神障礙(如抑郁癥)相關的生物標志物的理想?yún)^(qū)域。
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