Biosensoren die veldeffecttransistoren gebruiken, zijn veelbelovend

De vraag naar gevoelige en selectieve elektronische biosensoren - analytische apparaten die een interessant doelwit in realtime bewaken - groeit voor een breed scala aan toepassingen. Ze zijn ideaal voor de gezondheidszorg in klinische omgevingen, het ontdekken van geneesmiddelen, voedselveiligheid en kwaliteitscontrole en milieumonitoring.

Elektronische biosensoren zijn aantrekkelijk vanwege hun eenvoud, korte analysetijd, lage fabricagekosten, minimale monstervoorbereiding en potentieel om in het veld te worden gebruikt door ongetraind personeel.

Onderzoekers van de Vrije Universiteit van Bozen-Bolzano en ETH Zürich hebben de wetenschappelijke vooruitgang van elektrolyt-gated carbon nanotube field-effect transistor (EG-CNTFET) biosensoren beoordeeld. Deze apparaten worden gekenmerkt door superieure elektronische eigenschappen en intrinsieke signaalversterking, en zijn in staat om een ​​breed scala aan biomoleculen met een hoge gevoeligheid te detecteren.

Een van de belangrijkste componenten van een biosensor is het bioherkenningselement - zoals enzymen, antilichamen, aptameren of ionselectieve membranen - dat selectief de analyt (een stof waarvan de chemicaliën worden gemeten en geïdentificeerd) van belang herkent. Biotransductieapparaten zetten de interactie tussen het bioherkenningselement en de analyt om in een meetbaar elektrisch signaal.

"Biosensoren die (veldeffecttransistoren) gebruiken als biotransductie-elementen zijn een van de meest veelbelovende apparaten voor biosensing-toepassingen, omdat ze al een hoge gevoeligheid hebben aangetoond voor verschillende analyten tot aan de picomolaire concentratie", zegt Mattia Petrelli, van de Vrije Universiteit van Bozen-Bolzano . "Van alle mogelijke materialen die kunnen worden gebruikt voor op FET gebaseerde biosensoren, zijn halfgeleidende koolstofnanobuisjes interessant, omdat ze gunstige elektrische en chemische eigenschappen hebben."

Door deze biosensoren te organiseren met verschillende bioherkenningselementen, "is het mogelijk om selectieve detectie van verschillende analyten te bereiken, zoals biomoleculen, biomarkers voor kanker, bacteriën en ionen om er maar een paar te noemen", zei Petrelli. "Ondanks rapporten die de potentiële vertaling van deze biosensoren naar toepassingen in de echte wereld aantonen, moeten uitdagingen worden overwonnen voordat ze commercieel beschikbaar zijn."

Op EG-CNTFET gebaseerde biosensoren zijn momenteel in staat om slechts één analyt tegelijk te detecteren. Verschillende interfaces binnen complexe media, zoals bloed, zweet of speeksel, maken het detecteren van specifieke signalen ook een uitdaging.

"Dit beperkt de toepasbaarheid van deze biosensoren voor real-life toepassingen", zei Petrelli. “De selectiviteit van het apparaat moet zorgvuldig worden geëvalueerd ten opzichte van alle mogelijke storende middelen, vooral binnen complexe detectieomgevingen. Zodra deze uitdagingen zijn aangepakt, kunnen we ons voorstellen dat deze biosensoren in de nabije toekomst voor diverse toepassingen zullen worden geïmplementeerd.”