生物傳感器能夠?qū)⒏鞣N生化反應(yīng)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電學(xué)、光學(xué)等信號(hào)，屬于典型的多學(xué)科交叉領(lǐng)域。在生物傳感器研究中，器件設(shè)計(jì)與傳感器策略一直成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，開(kāi)發(fā)具有高靈敏度、時(shí)效性兼具可制造性的生物傳感器具有重要的科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。
    中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所生物醫(yī)學(xué)部程國(guó)勝研究員課題組采用CMOS兼容“自上而下”加工工藝，以SOI硅片為襯底，加工出尺寸可控的一維Si納米線場(chǎng)效應(yīng)管。在生物傳感器研發(fā)過(guò)程中，納米材料表面的功能化修飾是其中一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，該團(tuán)隊(duì)在前期工作中已探索了半導(dǎo)體納米材料的表面修飾基本方法。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)共價(jià)結(jié)合方法選擇性地在Si納米線表面修飾急性心肌梗死標(biāo)志物——心肌肌鈣蛋白I的單克隆抗體，制備了面向心肌梗死診斷的生物傳感器。測(cè)試結(jié)果表明，生物傳感器對(duì)cTnI的響應(yīng)時(shí)間小于2 min，其動(dòng)態(tài)線性響應(yīng)范圍92 pg/mL～46 ng/mL，相關(guān)工作發(fā)表于Biosensors and Bioelectronics。
    進(jìn)一步通過(guò)分析器件電流響應(yīng)中的低頻噪聲譜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)器件工作于反型區(qū)時(shí)，相較于空氣中的響應(yīng)，液相環(huán)境下噪聲譜幅度的倒數(shù)受柵極電壓的調(diào)控作用更加明顯。基于此，研究人員以血清體系為研究對(duì)象，對(duì)比了傳統(tǒng)電流響應(yīng)與噪聲譜分析方法，在電流響應(yīng)無(wú)法區(qū)分待測(cè)cTnI蛋白的情況下，噪聲譜分析能夠?qū)崿F(xiàn)2個(gè)數(shù)量級(jí)的信號(hào)差別。
    部分結(jié)果發(fā)表于Applied Physics Letters，為實(shí)現(xiàn)新型、高靈敏度生物傳感器的設(shè)計(jì)提供了思路。
    上述研究工作得到了中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃經(jīng)費(fèi)支持，同時(shí)得到了蘇州納米所納米加工平臺(tái)及分析測(cè)試平臺(tái)的技術(shù)支持。