Name: פיתוח ופונקציונליזציה של טרנזיסטור שדה-אפקט גרפן מגודר אלקטרוליטים לזיהוי סמנים ביולוגיים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-01T14:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: למדו לפתח טרנזיסטור שדה-אפקט גרפן מגודר אלקטרוליטים לזיהוי סמני IgG בזמן אמת. השיטה מציעה רגישות וסלקטיביות גבוהות ללא תיוג עבור ביוסנסור מתקדם.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

הניסויים נערכו באוניברסיטת מערב וירג'יניה. אנו מכירים במתקני המחקר המשותפים באוניברסיטת ווסט וירג'יניה על ייצור מכשירים ואפיון חומרים. עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע של ארה"ב תחת מענק מס '. NSF1916894.

1. העברת תצהיר אדים כימיים של גרפן
<ol><li>חותכים את יריעת הגרפן על מצע נחושת לשניים (2.5 ס"מ על 5 ס"מ) באמצעות מספריים. יש למרוח סרט נגד חום כדי לקבע את ארבע הפינות של ריבוע הגרפן על אטם ספינר (ראו טבלת חומרים). הערה: לגרפן שנרכש יש ממד של 5 ס"מ x 5 ס"מ (ראה טבלת חומרים).</li>
	<li>ספין-ציפו את יריעת הגרפן בשכבה דקה (100-200 ננומטר) של PMMA 495K A4 המסתובבת ב-500 סל"ד במשך 10 שניות ולאחר מכן 2000 סל"ד למשך 50 שניות. לאחר מכן אופים את הדגימה בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות.</li>
	<li>הסר את החלק האחורי של הגרפן עם פלזמת חמצן (ראה טבלת חומרים) ב- 30 W, 15 sccm למשך 5 דקות.</li>
	<li>חותכים את ריבוע הגרפן שטופל בפלזמה לממדים קטנים יותר (1 ס"מ x 2 ס"מ) לצורך ייצור המכשיר.</li>
	<li>חותכים את המצע המנוקה מראש (SiO2) לחתיכות קטנות במידות משוערות של 2.5 ס"מ על 2 ס"מ.</li>
	<li>חרטו את הנחושת באמצעות תחריט מסחרי של גרפן (ברזל כלוריד) (ראו טבלת חומרים). אל תדללו את התחריט. צפו את הדגימה עם צד הנחושת למטה וה-PMMA בצד כלפי מעלה על החריטה הנוזלית.</li>
	<li>לאחר תחריט נחושת, הרימו את סרט הגרפן באיטיות באמצעות המצע שטופל בפלזמה.</li>
	<li>יש לייבש באוויר את הגרפן המועבר במשך 2 שעות ולאחר מכן לאפות בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות.</li>
	<li>הסר את ה- PMMA בהתאם לשלבים הבאים.<ol>
<li>חממו את הדגימה עם אדי אצטון בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס. שמור את הדגימה על ~ 2 ס"מ מעל אדי אצטון למשך 4 דקות כאשר צד ה- PMMA פונה כלפי מטה. לאחר מכן לטבול את הדגימה באצטון במשך 5 דקות.</li>
		<li>שטפו את הדגימה במי DI בזהירות והתבוננו בגרפן המועבר תחת מיקרוסקופ. לבסוף, לייבש בעדינות את הדגימה עם N2.</li>
		<li>בצע תצפית מיקרוסקופיה של כוח אטומי (AFM) כדי להבטיח גרפן נטול שאריות PMMA. אם שאריות PMMA נראות בתמונה, בצעו שוב את ניקוי אדי האצטון ואת הטבילה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>בצע את אפיון Raman ו- AFM כדי לאשר את החד-שכבתי של העברת גרפן ולבחון את תכונות פני השטח (איור 1A,B).</li>
</ol>2. ייצור טרנזיסטור אפקט שדה גרפן (GFET)
<ol><li>לשטוף את המצע עם הגרפן המועבר באמצעות אצטון, IPA ומי DI; לאחר מכן אופים את המצע בצלחת חמה בטמפרטורה של 75 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות (איור 2A).</li>
	<li>באמצעות מאייד קרן E30 (ראו טבלת חומרים), הפקדת ניקל 5 ננומטר ו-45 ננומטר זהב על דגימת הגרפן (איור 2B).</li>
	<li>החל את התהליך הראשון של פוטוליתוגרפיה30 באמצעות מסיכה A (איור משלים 1) לצורך התבנית של האלקטרודות (איור 2C).</li>
	<li>סובבו פוטורסיסט חיובי (AZ 5214E, ראו טבלת חומרים) על הדגימה (2000 סל"ד במשך 45 שניות) ורפאו את הדגימה ב-120 מעלות צלזיוס למשך דקה אחת.</li>
	<li>מקם את הדגימה במערכת החשיפה להצפות UV וחשוף אותה למשך כ-10 שניות מתחת ל-200 מ"ג/ס"מ2.</li>
	<li>פתח את הדגימה עם מפתח פוטורסיסט (AZ300 MIF, ראה טבלת חומרים) למשך כ -2 דקות, ולאחר מכן לשטוף עם מים DI.</li>
	<li>לטבול את הדגימה בתחריט זהב כדי לחרוט את שכבת הזהב במשך 10 שניות; יש לשטוף במי DI ולהסיר את השכבה הפוטורסיסטית הנותרת על-ידי טבילה באצטון למשך 10 דקות (איור 2C).</li>
	<li>באמצעות אצטון, IPA ומי DI, לשטוף את הדגימה; אופים על צלחת חמה בטמפרטורה של 75 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. לאחר מכן החל את תהליך הפוטוליתוגרפיה השני באמצעות מסיכה B (איור משלים 1) כדי לעצב את תעלות הגרפן. הערה: השתמש באותם פרמטרי תהליך כמו הראשון (שלב 2.4-2.6), למעט מערכת החשיפה לקרינת UV ביישור המסכה (איור 2D).</li>
	<li>לטבול את הדגימה בתחריט ניקל ב 60 °C כדי לחרוט את שכבת הניקל במשך 10 שניות; לשטוף עם מים DI; מכה יבשה באמצעות N2 (איור 2D).</li>
	<li>הניחו את הדגימה בפלזמה אשר והסירו את הגרפן החשוף באמצעות פלזמת חמצן (100 W ל-90 שניות עם זרימת חמצן ב-49 sccm); לאחר מכן, הסר את שכבת הפוטורסיסט על-ידי טבילה באצטון למשך 10 דקות (איור 2E).</li>
	<li>שטפו את הדגימה באמצעות אצטון, IPA ומי DI; יש לאפות על צלחת חמה בטמפרטורה של 75 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות ולהחיל את תהליך הפוטוליתוגרפיה השלישי באמצעות מסיכה C (איור משלים 1) לצורך דוגמה של שכבת הפוטורסיסט של הפסיביציה כדי להגן על הגרפן הבסיסי על המצע. השתמש באותם פרמטרי תהליך כמו הראשון (שלב 2.4-2.6), למעט מערכת החשיפה ל- UV ביישור המסכה (איור 2F).</li>
	<li>לאחר תהליך הפוטוליתוגרפיה השלישי, לטבול את הדגימה בתחריט ניקל בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס במשך 10 שניות כדי להסיר את שכבת הניקל הנותרת; לאחר מכן יש לשטוף במי DI ולייבש אותה באמצעות N2 (איור 2G). לבסוף, אופים את הדגימה על פלטה חמה בטמפרטורה של 120 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות (איור 2H).</li>
</ol>3. פונקציונליזציה של GFET לזיהוי IgG
<ol><li>הרכיבו את ערוץ מסירת הדגימות.<ol>
<li>צרו את ערוץ מסירת הדגימות ב-PDMS באמצעות טכניקות ליתוגרפיה רכות31.</li>
		<li>לטבול את התקן הגרפן ב 0.1 M של פתרון NaOH עבור 30 s; לשטוף במי DI ולהשאיר שכבת מים דקה על פני המכשיר כדי לסייע ליישור וההדבקה של באר PDMS. לאחר מכן הפעל את פני השטח של הבאר PDMS באמצעות פלזמת חמצן.</li>
		<li>יישר את ערוץ אספקת הדגימה ואת התקן הגרפן תחת מיקרוסקופ; מניחים את המכשיר המיושר בתנור של 60 מעלות צלזיוס למשך 3 שעות כדי לאפשר את ההדבקה. המכשיר המורכב מוצג באיור 3A.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לתפקד את ה-GFET.<ol>
<li>פונקציונליזציה של משטח הגרפן באמצעות אפטמר IgG (ראה טבלת חומרים). השתמש בפיפטות כדי לטעון ולהסיר כל מגיב או מאגר מבאר PDMS. התהליך הסכמטי מוצג באיור 4. הערה: השלבים הבאים הופעלו בטמפרטורת החדר.</li>
		<li>לאחר שטיפת משטח הגרפן עם DMSO שלוש פעמים, יש למרוח חומצה בוטירית 1-פירן N-hydroxysuccinimide ester (PBASE, 10 mM מומס ב- DMSO, ראה טבלת חומרים) ולשמור במשך 2 שעות.</li>
		<li>לאחר שטיפה עם DMSO, יש למרוח 5'אפטמר IgG שעבר שינוי אמינו (20 μM ב-1x PBS), לאגור במשך 3 שעות ולשטוף עם 1x PBS שלוש פעמים.</li>
		<li>יש למרוח אלבומין בסרום בקר (BSA, 10% w/v ב-1x PBS) על גרפן למשך שעה אחת ולשטוף עם 1x PBS שלוש פעמים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. זיהוי IgG
<ol><li>שטפו את המכשיר עם 0.01x PBS שלוש פעמים. מלאו היטב את ה-PDMS ב-0.01x PBS (מאגר זיהוי) (איור 3A,B).</li>
	<li>חברו את האלקטרודות עם מנתח פרמטרים בעל ביצועים גבוהים (ראו טבלת חומרים). חברו את אלקטרודת המקור לקרקע, לניקוז ולאלקטרודות השער ליחידות מדידת המקור (SMU 1 ו-SMU 2) המצוידות במנתח הפרמטרים, בהתאמה (איור 3C).</li>
	<li>הגדר את פרמטרי המדידה והפעל את תהליך הדגימה.</li>
	<li>בדוק את התגובה של EGGFET ל- IgG על ידי ניטור רציף של זרם הניקוז. ממיסים IgG ב-0.01x PBS עם ריכוזים שונים, מוסיפים את התמיסה לתא הגילוי ומנטרים את זרם הניקוז באופן רציף. שמור את הנתונים.</li>
</ol>

<ol><li>Saini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+functionalization+of+graphene+and+application+in+electrochemical+biosensing%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology+Reviews%22%5BJournal%5D)">Synthesis and functionalization of graphene and application in electrochemical biosensing.</a> Nanotechnology Reviews. 5 (4), 393-416 (2016).</li>
<li>Emtsev, K. V., Bostwick, A., Horn, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+wafer-size+graphene+layers+by+atmospheric+pressure+graphitization+of+silicon+carbide%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Towards wafer-size graphene layers by atmospheric pressure graphitization of silicon carbide.</a> Nature Materials. 8 (3), 203-207 (2009).</li>
<li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+delamination+of+CVD-grown+graphene+film%3A+Toward+the+recyclable+use+of+copper+catalyst%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Electrochemical delamination of CVD-grown graphene film: Toward the recyclable use of copper catalyst.</a> ACS Nano. 5 (12), 9927-9933 (2011).</li>
<li>Carvalho Fernandes, D. C., Lynch, D., Berry, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-printed+graphene%2Fpolymer+structures+for+electron-tunneling+based+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">3D-printed graphene/polymer structures for electron-tunneling based devices.</a> Scientific Reports. 10 (1), 1-8 (2020).</li>
<li>Gao, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+growth+and+bubbling+transfer+of+graphene+with+millimetre-size+single-crystal+grains+using+platinum%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Repeated growth and bubbling transfer of graphene with millimetre-size single-crystal grains using platinum.</a> Nature Communications. 3, 699(2012).</li>
<li>Singh, J., Rathi, A., Rawat, M., Gupta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene%3A+From+synthesis+to+engineering+to+biosensor+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+of+Materials+Science%22%5BJournal%5D)">Graphene: From synthesis to engineering to biosensor applications.</a> Frontiers of Materials Science. 12 (1), 1-20 (2018).</li>
<li>Randviir, E. P., Brownson, D. A. C., Banks, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+decade+of+graphene+research%3A+Production%2C+applications+and+outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">A decade of graphene research: Production, applications and outlook.</a> Materials Today. 17 (9), 426-432 (2014).</li>
<li>Suvarnaphaet, P., Pechprasarn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-based+materials+for+biosensors%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Switzerland%29%22%5BJournal%5D)">Graphene-based materials for biosensors: A review.</a> Sensors (Switzerland). 17 (10), 2161(2017).</li>
<li>Li, X., Cai, W., An, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-area+synthesis+of+high-quality+and+uniform+graphene+films+on+copper+foils%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils.</a> Science. 324 (5932), 1312-1314 (2009).</li>
<li>Yu, Q., Lian, J., Siriponglert, S., Li, H., Chen, Y. P., Pei, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+segregated+on+Ni+surfaces+and+transferred+to+insulators%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators.</a> Applied Physics Letters. 93 (11), 113103(2008).</li>
<li>Xu, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+synthesis+of+graphene+on+SiO2+substrates+by+chemical+vapor+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22CrystEngComm%22%5BJournal%5D)">Direct synthesis of graphene on SiO2 substrates by chemical vapor deposition.</a> CrystEngComm. 15 (10), 1840-1844 (2013).</li>
<li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+synthesis+of+graphene+on+dielectric+surfaces+using+a+two-temperature+reactor+CVD+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Facile synthesis of graphene on dielectric surfaces using a two-temperature reactor CVD system.</a> Nanotechnology. 24 (39), 395603(2013).</li>
<li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+formation+of+graphene-carbon+nanotubes+hybrid+on+SiO2+substrate+via+chemical+vapor+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct formation of graphene-carbon nanotubes hybrid on SiO2 substrate via chemical vapor deposition.</a> Science of Advanced Materials. 6 (2), 399-404 (2014).</li>
<li>Sun, J., Finklea, H. O., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+electrolytic+cleaning+of+poly%28methyl+methacrylate%29+residues+on+transferred+chemical+vapor+deposited+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Characterization and electrolytic cleaning of poly(methyl methacrylate) residues on transferred chemical vapor deposited graphene.</a> Nanotechnology. 28 (12), 125703(2017).</li>
<li>Lin, Y. C., Lu, C. C., Yeh, C. H., Jin, C., Suenaga, K., Chiu, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+annealing%3A+How+clean+can+it+be%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Graphene annealing: How clean can it be.</a> Nano Letters. 12 (1), 414-419 (2012).</li>
<li>Pirkle, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+chemical+residues+on+the+physical+and+electrical+properties+of+chemical+vapor+deposited+graphene+transferred+to+SiO2%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">The effect of chemical residues on the physical and electrical properties of chemical vapor deposited graphene transferred to SiO2.</a> Applied Physics Letters. 99 (12), 122108(2011).</li>
<li>Chen, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+detection+of+DNA+hybridization+using+transistors+based+on+CVD+grown+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Label-free detection of DNA hybridization using transistors based on CVD grown graphene.</a> Biosensors and Bioelectronics. 41 (1), 103-109 (2013).</li>
<li>Xu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+growth+of+graphene+on+quartz+substrates+for+label-free+detection+of+adenosine+triphosphate%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Direct growth of graphene on quartz substrates for label-free detection of adenosine triphosphate.</a> Nanotechnology. 25 (16), 165702(2014).</li>
<li>Dan, Y., Lu, Y., Kybert, N. J., Luo, Z., Johnson, A. T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+response+of+graphene+vapor+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Intrinsic response of graphene vapor sensors.</a> Nano Letters. 9 (4), 1472-1475 (2009).</li>
<li>Zhang, A., Lieber, C. M. - <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-Bioelectronics%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Nano-Bioelectronics.</a> Chemical Reviews. 116 (1), 215-257 (2015).</li>
<li>Forsyth, R., Devadoss, A., Guy, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+Field+effect+transistors+for+biomedical+applications%3A+Current+status+and+future+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Diagnostics+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Graphene Field effect transistors for biomedical applications: Current status and future prospects.</a> Diagnostics (Basel). 7 (3), 45(2017).</li>
<li>Dankerl, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+solution-gated+field-effect+transistor+array+for+sensing+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Graphene solution-gated field-effect transistor array for sensing applications.</a> Advanced Functional Materials. 20 (18), 3117-3124 (2010).</li>
<li>He, Q., Wu, S., Yin, Z., Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+-based+electronic+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Graphene -based electronic sensors.</a> Chemical Science. 3 (6), 1764-1772 (2012).</li>
<li>Sun, J., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+effect+study+and+immunoassay+detection+using+electrolyte-gated+graphene+biosensor%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Matrix effect study and immunoassay detection using electrolyte-gated graphene biosensor.</a> Micromachines. 9 (4), 142(2018).</li>
<li>Mohanty, N., Berry, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-based+single-bacterium+resolution+biodevice+and+DNA+transistor%3A+Interfacing+graphene+derivatives+with+nanoscale+and+microscale+biocomponents%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Graphene-based single-bacterium resolution biodevice and DNA transistor: Interfacing graphene derivatives with nanoscale and microscale biocomponents.</a> Nano Letters. 8 (12), 4469-4476 (2008).</li>
<li>Ohno, Y., Maehashi, K., Yamashiro, Y., Matsumoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrolyte-gated+graphene+field-effect+transistors+for+detecting+pH+and+protein+adsorption%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrolyte-gated graphene field-effect transistors for detecting pH and protein adsorption.</a> Nano Letters. 9 (9), 3318-3322 (2009).</li>
<li>Huang, Y., Dong, X., Shi, Y., Li, C. M., Li, L. J., Chen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoelectronic+biosensors+based+on+CVD+grown+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Nanoelectronic biosensors based on CVD grown graphene.</a> Nanoscale. 2 (8), 1485-1488 (2010).</li>
<li>Jiang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+electrical+detection+of+nitric+oxide+in+biological+systems+with+sub-nanomolar+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Real-time electrical detection of nitric oxide in biological systems with sub-nanomolar sensitivity.</a> Nature Communications. 4 (1), 1-7 (2013).</li>
<li>Bai, Y., Xu, T., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-based+biosensors+for+detection+of+biomarkers%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Graphene-based biosensors for detection of biomarkers.</a> Micromachines. 11 (1), 60(2020).</li>
<li>Madou, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMadou%2C+MJ+%22Fundamentals+of+Microfabrication+The+Science+of+Miniaturization.+2nd+ed%22">Fundamentals of Microfabrication The Science of Miniaturization. 2nd ed</a>. , CRC Press. (2002).</li>
<li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Material+Sciences%22%5BJournal%5D)">Soft lithography.</a> Annual Review of Material Sciences. 28 (1), 153-184 (2003).</li>
<li>Wang, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Raman+studies+of+monolayer+graphene%3A+The+substrate+effect%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Raman studies of monolayer graphene: The substrate effect.</a> Journal of Physical Chemistry C. 112 (29), 10637-10640 (2008).</li>
<li>Betancur, V., Sun, J., Wu, N., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+lateral+flow+device+for+flow+control+with+blood+separation+and+biosensing%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Integrated lateral flow device for flow control with blood separation and biosensing.</a> Micromachines. 8 (12), 367(2017).</li>
<li>Butt, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aButt%2C+A+%22Physics+and+Chemistry+of+Interfaces.+3rd+ed%22">Physics and Chemistry of Interfaces. 3rd ed</a>. , WILEY-VCH. (2003).</li>
<li>Sitko, R., Zawisza, B., Malicka, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+as+a+new+sorbent+in+analytical+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22TrAC+Trends+in+Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Graphene as a new sorbent in analytical chemistry.</a> TrAC Trends in Analytical Chemistry. 51, 33-43 (2013).</li>
<li>Bai, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+for+energy+storage+and+conversion%3A+Synthesis+and+Interdisciplinary+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Graphene for energy storage and conversion: Synthesis and Interdisciplinary applications.</a> Electrochemical Energy Reviews. 3 (2), 395-430 (2019).</li>
<li>Boretti, A., Al-Zubaidy, S., Vaclavikova, M., Al-Abri, M., Castelletto, S., Mikhalovsky, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Outlook+for+graphene-based+desalination+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22npj+Clean+Water%22%5BJournal%5D)">Outlook for graphene-based desalination membranes.</a> npj Clean Water. 1 (1), 1-11 (2018).</li>
<li>Pumera, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+in+biosensing%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Graphene in biosensing.</a> Materials Today. 14 (7-8), 308-315 (2011).</li>
<li>Sun, J., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unique+constant+phase+element+behavior+of+the+electrolyte-graphene+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Unique constant phase element behavior of the electrolyte-graphene interface.</a> Nanomaterials. 9 (7), 923(2019).</li>
<li>Sun, J., Camilli, L., Caridad, J. M., Santos, J. E., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+adsorption+of+ions+on+graphene+at+the+electrolyte-graphene+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Spontaneous adsorption of ions on graphene at the electrolyte-graphene interface.</a> Applied Physics Letters. 117 (20), 203102(2020).</li>
</ol>

למחברים אין אינטרסים מתחרים או אינטרסים מנוגדים לחשוף.

יש לקצץ את הגרפן CVD שנרכש על סרט נחושת לגודל הנכון עבור שלבי הייצור הבאים. חיתוך של הסרטים יכול לגרום להתכווצות, אשר צריך למנוע. הפרמטרים המסופקים בשלב הייצור יכולים להיקרא לחריטת פלזמה של גרפן, ומספרים אלה יכולים להיות מגוונים בעת שימוש במכשירים שונים. יש לעקוב מקרוב אחר הדגימה החרוטה ולבדוק אותה כדי להבטיח תחריט מלא של גרפן. ניתן ליישם מספר שיטות טרום-ניקוי כדי לנקות את המצעים, כגון סוניקציה באצטון, IPA ומי DI למשך 5 דקות, שטיפת מים DI וייבוש או טיפול בגז חנקן עם פלזמה O2 (300 W, ב~ 100 sccm למשך 5 דקות). ק...

גרפן ונגזרותיו נחקרו ושימשו ליישומים רבים, כולל אלקטרוניקה 1,2, חישה 3,4,5, אגירת אנרגיה 6,7 ופוטוקטליזה 1,6,8. סינתזה וייצור של גרפן באיכות גבוהה, אחידות טובה ופגמים נמוכים הם קריטיים עבור התקנים בעלי ביצועים גבוהים ורגישים מאוד. מאז פיתוח תצהיר האדים הכימיים (CVD) בשנת 2009, הוא הראה הבטחה אדירה וקבע את מקומו כחבר חיוני במשפחת הגרפן 9,10,11,12,13. הוא גדל על מצע מתכת, ומאוחר יותר לשימושים מעשיים, מועבר על מצעי בידוד14. מספר שיטות העברה שימשו להעברת גרפן CVD לאחרונה. שיטת הפולי (מתיל מתקרילט) (PMMA) היא הנפוצה ביותר מבין הטכניקות השונות. שיטה זו מתאימה במיוחד לשימוש תעשייתי בשל יכולתה בקנה מידה גדול, עלות נמוכה יותר ואיכות גבוהה של הגרפן המועבר14,15. ההיבט הקריטי של שיטה זו הוא להיפטר משאריות ה-PMMA עבור יישומי הגרפן של CVD מכיוון שהשאריות עלולות לגרום לירידה בתכונות האלקטרוניות של גרפן 14,15,16, לגרום להשפעה על הרגישות והביצועים של הביו-סנסורים17,18, וליצור וריאציות משמעותיות של התקן להתקן19.
ביוסנסורים מבוססי ננו-חומרים נחקרו באופן משמעותי בעשורים האחרונים, כולל ננו-חוטי סיליקון (SiNW), ננו-צינורית פחמן (CNT) וגרפן20. בגלל המבנה החד-שכבתי שלו ותכונותיו הייחודיות, גרפן מדגים מאפיינים אלקטרוניים מעולים, תאימות ביולוגית טובה ופונקציונליזציה של facile, מה שהופך אותו לחומר אטרקטיבי לפיתוח ביוסנסורים 14,21,22,23. בשל מאפייני טרנזיסטורים בעלי אפקט שדה (FET) כגון רגישות גבוהה, תצורה סטנדרטית והוכחת מסה חסכונית21,24, FET מועדף יותר במימושים ניידים ונקודתיים מאשר בהתקני ביוסנסינג אחרים מבוססי אלקטרוניקה. הביו-סנסורים של אפקט שדה גרפן מגודר אלקטרוליטים (EGGFET) הם דוגמאות ל-FETs המוצהרים21,24. EGGFET יכול לזהות אנליטים ממוקדים שונים כגון חומצות גרעין25, חלבונים 24,26, מטבוליטים27, ואנליטים רלוונטיים ביולוגית אחרים28. הטכניקה המוזכרת כאן מבטיחה יישום של גרפן CVD בהתקן ננו-אלקטרוניקה ביוסנסינג ללא תווית המציע רגישות גבוהה יותר וזיהוי זמן מדויק יותר על פני התקני ביוסנסינג אחרים29.
בעבודה זו מודגם תהליך כולל לפיתוח ביוסנסור EGGFET ותפקודו לצורך זיהוי סמנים ביולוגיים, כולל העברת גרפן CVD על מצע בידוד, ראמאן ואפיוני AFM של הגרפן המועבר. יתר על כן, ייצור של EGGFET ושילוב עם אספקת דגימת פולידימתילסילוקסן (PDMS) היטב, פונקציונליזציה של ביו-רקפטורים וזיהוי מוצלח של אימונוגלובולין G (IgG) אנושי מסרום על ידי ניסויי ספייק והתאוששות נדונים גם כאן.

<table><tbody><tr><td>1-חומצה פירנויטירית N- hydroxysuccinimide ester</td><td>Sigma Aldrich</td><td>457078-1G</td><td>פונקציונליזציה</td></tr><tr><td>מקלט MFP-3D מיקרוסקופ כוח אטומי</td><td>אוקספורד אינסטרומנטס</td><td></td><td>אפיון גרפן</td></tr><tr><td>AZ 300 MIF</td><td>מיקרוכימיקלים</td><td>AZ 300 MIF</td><td>מפתח פוטו-רזיסט</td></tr><tr><td>AZ 300 MIF</td><td>מיקרוכימיקלים</td><td>AZ 300 MIF</td><td>פוטו-רזיסט</td></tr><tr><td>סרום בקר אלבומין</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>810014</td><td>חסימת</td></tr><tr><td>ברנסון 1210 סוניקטור</td><td>SONITEK</td><td></td><td>ניקוי מדגם</td></tr><tr><td>תחריט נחושת</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>667528-500ML</td><td>הסרת סרט נחושת לשחרור גרפן</td></tr><tr><td>דימתיל סולפוקסיד (DMSO)</td> <td>VWR</td><td>97063-136</td><td>פונקציונליזציה</td></tr><tr><td>אגרופים חד פעמיים ביופסיה, אינטגרה Miltex</td><td>VWR</td><td>21909-144</td><td>ליצור היטב ב-PDMS</td></tr><tr><td>תחריט זהב</td><td>תחריט זהב, TFA, טרנסן</td><td>658148</td><td>קסם</td></tr><tr><td>סופרמרקט גרפן</td><td>גרפן 2 אינץ' x 2 אינץ' אלמנט</td><td>חישה ביולוגית של המכשיר</td><td></td></tr><tr><td>IgG aptamer</td><td>Base Pair Biotechnologies</td><td>מותאם אישית</td><td>קולטן ביולוגי</td></tr><tr><td>Keithley 4200A-SCS מנתח פרמטרים</td><td>מדידת Tektronix</td><td></td><td>ו זיהוי</td></tr><tr><td>KMG CR-6</td><td>KMG כימיקלים</td><td>64216</td><td>תחריט כרום</td></tr><tr><td>קורט ג'יי לסקר מאייד קרן אלקטרונית</td><td>קורט ג'יי לסקר</td><td></td><td>תצהיר מתכת</td></tr><tr><td>Laurell Technologies 400 ספינרים</td><td>Laurell Technologies</td><td>WS-400BZ-6NPP/LITE</td><td>ציפוי סרט דק</td></tr><tr><td>מרץ PX-250 פלזמה אשר</td><td>מרץ מכשירים</td><td></td><td>ניקוי מדגימות</td></tr><tr><td>תחריט ניקל</td><td>תחריט ניקל, TFB, תחריט 600016000 טרנסן</td><td></td><td></td></tr><tr><td>OAI חשיפה לשיטפון OAI</td><td></td><td>פוטוליתוגרפיה</td><td>פוספט</td></tr><tr><td>חוצץ מלח (PBS)</td> <td>סיגמא אולדריץ'</td><td>806552-500 מ"ל</td><td>מאגר</td></tr><tr><td>PMMA 495K A4</td><td>מיקרוכימיקלים</td><td>PMMA 495K A4</td><td>Photoresist לסיוע בהעברת גרפן</td></tr><tr><td>פולידימתילסילוקסן (PDMS)</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>Sylgard 184</td><td>מסירת מדגם היטב</td></tr><tr><td>Renishaw InVia Raman מיקרוסקופ</td><td>Renishaw</td><td></td><td>אפיון גרפן</td></tr><tr><td>נתרן הידרוקסיד (NaOH)</td> <td>סיגמא אולדריץ'</td><td>221465-25G</td><td>פונקציונליזציה</td></tr><tr><td>Suss Microtech MA6 Mask Aligner</td><td>Suss MicroTec</td><td></td><td>פוטוליתוגרפיה</td></tr><tr><td>Thermo Scientific Cimarec Hotplate</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP131635</td><td>מדגם ומכשיר אפייה</td></tr></tbody></table>

פיתוח ופונקציונליזציה של טרנזיסטור שדה-אפקט גרפן מגודר אלקטרוליטים לזיהוי סמנים ביולוגיים

Development and Functionalization of Electrolyte-Gated Graphene Field-Effect Transistor for Biomarker Detection

במחקר הנוכחי, גרפן ונגזרותיו נחקרו ונעשה בהם שימוש עבור יישומים רבים, כולל אלקטרוניקה, חישה, אגירת אנרגיה ופוטוקטליזה. סינתזה וייצור של גרפן באיכות גבוהה, אחידות טובה ופגמים נמוכים הם קריטיים עבור התקנים בעלי ביצועים גבוהים ורגישים מאוד. בין שיטות סינתזה רבות, תצהיר אדים כימיים (CVD), הנחשב לגישה מובילה לייצור גרפן, יכול לשלוט במספר שכבות הגרפן ולהניב גרפן באיכות גבוהה. יש להעביר גרפן CVD ממצעי המתכת שעליהם הוא גדל על מצעי בידוד ליישומים מעשיים. עם זאת, הפרדה והעברה של גרפן על מצעים חדשים מאתגרות עבור שכבה אחידה מבלי לפגוע או להשפיע על המבנים והתכונות של הגרפן. בנוסף, טרנזיסטור אפקט שדה גרפן מגודר אלקטרוליטים (EGGFET) הודגם בזכות היישומים הרחבים שלו בגילויים ביומולקולריים שונים בגלל הרגישות הגבוהה שלו ותצורת המכשיר הסטנדרטית שלו. במאמר זה, מודגמים גישת העברת גרפן בסיוע פולי (מתיל מתקרילט) (PMMA), ייצור של טרנזיסטור אפקט שדה גרפן (GFET) וזיהוי אימונוגלובולין G (IgG) של סמנים ביולוגיים. ספקטרוסקופיית ראמאן ומיקרוסקופיית כוח אטומי יושמו כדי לאפיין את הגרפן המועבר. השיטה מוצגת כגישה מעשית להעברת גרפן נקי ונטול שאריות תוך שמירה על סריג הגרפן הבסיסי על מצע בידוד ליישומי אלקטרוניקה או ביוסנסינג.

התוצאות הייצוגיות מראות את הגרפן CVD המועבר המאופיין ברמאן וב-AFM, בהתאמה. פסגת G והפסגות הדו-ממדיות של תמונת ראמאן מספקות מידע מקיף לגבי קיומו ואיכותו של הגרפן החד-שכבתי המועבר32 (איור 1). תהליכי ליתוגרפיה סטנדרטיים30,31 יושמו לייצור התקן GFET, כפי שמוצג באיור 2. איור 3 מראה את ה-GFET המפוברק עם בארות מסירת דגימות PDMS מורכבות ואת מערך הניסוי. ה-PDMS...

הפרוטוקול הנוכחי מדגים את הפיתוח של ביוסנסור טרנזיסטור אפקט שדה גרפן מגודר אלקטרוליטים (EGGFET) ויישומו בזיהוי אימונוגלובולין G (IgG) של סמנים ביולוגיים.

In the current study, graphene and its derivatives have been investigated and used for many applications, including electronics, sensing, energy storage, ...

השיטה מסירה ביעילות שאריות PMMA תוך שמירה על סריג הגרפן הבסיסי. המכשיר הפונקציונלי מראה תוצאות עקביות באיתור נוגדני IgG בסרום הדם. כמו כן, הפרוטוקול מבטיח יישום של גרפן CVD בהתקן ביוסנסינג בזמן אמת, ללא תוויות.השלבים הם די פשוטים וניתן לעשות זאת עם הכשרה מינימלית. המכשיר מציע סלקטיביות גבוהה, רגישות גבוהה וזיהוי בזמן אמת על פני מכשירי ביוסנסינג אחרים התחל על ידי חיתוך יריעת הגרפן על מצע נחושת לשניים באמצעות אזמל. יש למרוח סרט הדבקה עמיד בחום כדי לתקן את ארבע הפינות של ריבוע הגרפן על אטם ספינר.ספין מצפה את היריעה המרובעת של הגרפן בשכבה דקה של 100 עד 200 ננומטרים של PMMA 495K A4, מסתובב ב-500 סיבובים לדקה למשך 10 שניות, ולאחר מכן 2, 000 סיבובים לדקה למשך 50 שניות. לאחר מכן, אופים את הדגימה ב 150 מעלות צלזיוס במשך חמש דקות. הסר את החלק האחורי של הגרפן עם פלזמת חמצן ב 30 וואט באמצעות זרימת קצב של 15 סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים לדקה במשך חמש דקות.חותכים את ריבוע הגרפן שטופל בפלזמה לממדים של רוחב של סנטימטר אחד וגובה של שני סנטימטרים לייצור המכשיר. חותכים את מצע הסיליקה המנוקה מראש לחתיכות קטנות ברוחב של כארבעה סנטימטרים ובגובה של שני סנטימטרים. חרטו את הנחושת באמצעות חריטת הגרפן ברזל כלוריד ללא דילול.צפו את הדגימה עם צד הנחושת למטה וה-PMMA בצד כלפי מעלה על החריטה הנוזלית. לאחר תחריט נחושת, הרימו את סרט הגרפן באיטיות באמצעות המצע שטופל בפלזמה. אוויר לייבש את סרט הגרפן המועבר במשך שעתיים, ולאחר מכן לאפות על צלחת חמה.כדי להסיר את PMMA, התחל על ידי חימום הדגימה עם אדי אצטון בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס על ידי שמירה על הדגימה בערך שני סנטימטרים מעל אדי אצטון במשך ארבע דקות כאשר צד ה- PMMA פונה כלפי מטה. לאחר מכן, לטבול את הדגימה באצטון במשך חמש דקות. לשטוף את הדגימה עם מים deionized בזהירות.לבסוף, לפוצץ בעדינות לייבש את הדגימה עם חנקן. לשטוף את המצע עם הגרפן המועבר באמצעות אצטון, אלכוהול איזופרופיל ומים שעברו דה-יוניזציה. לאחר מכן, אופים את המצע על צלחת חמה ב 75 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות.באמצעות מאייד קרן אלקטרונים, ניקל הפקדה וזהב בעובי של 5 ו -45 ננומטר, בהתאמה, על דגימת הגרפן. החל את תהליך הפוטוליתוגרפיה הראשון באמצעות מסיכה A לצורך סידור האלקטרודות. ספין AZ 5214E חיובי photoresist על הדגימה ב 2, 000 סיבובים לדקה במשך 45 שניות ולרפא את הדגימה ב 120 מעלות צלזיוס במשך דקה אחת.ממקמים את הדגימה במערכת החשיפה להצפות אולטרה סגולות וחושפים אותה למשך כ-10 שניות מתחת ל-200 מילז'ולים לסנטימטר מרובע. פתח את הדגימה עם מפתח פוטורסיסט AZ 300 MIF למשך כשתי דקות ולאחר מכן שטפו במים שעברו דה-יוניזציה. לטבול את הדגימה בתחריט זהב כדי לחרוט את שכבת הזהב למשך 10 שניות, לשטוף במים שעברו דה-יוניזציה ולהסיר את השכבה הפוטורסיסטית הנותרת על ידי טבילה באצטון למשך 10 דקות.באמצעות אצטון, אלכוהול איזופרופיל ומים שעברו דה-יוניזציה, שטפו את הדגימה ולאחר מכן אפייה על צלחת חמה בטמפרטורה של 75 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. לאחר מכן, החל את תהליך הפוטוליתוגרפיה השני באמצעות מסיכה B כדי לעצב את ערוצי הגרפן. לטבול את הדגימה בתחריט ניקל ב 60 מעלות צלזיוס כדי לחרוט את שכבת הניקל במשך 10 שניות.יש לשטוף במים שעברו דה-יוניזציה ולהתייבש באמצעות חנקן. מניחים את הדגימה בפלזמה אשר ומסירים את הגרפן החשוף באמצעות פלזמת חמצן. מאוחר יותר, הסר את השכבה הפוטורסיסטית על ידי טבילה באצטון למשך 10 דקות.שטפו את הדגימה באמצעות אצטון, IPA ומים שעברו דה-יוניזציה ואופים על צלחת חמה בטמפרטורה של 75 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. החל את תהליך הפוטוליתוגרפיה השלישי באמצעות מסיכה C כדי לעצב את שכבת הפוטו-ריסט של הפסיביציה כדי להגן על הגרפן הבסיסי על המצע. השתמש באותם פרמטרים של תהליך שהוזכרו קודם לכן, כולל סיבוב עם פוטוריסט חיובי, ריפוי המדגם ופיתוח עם מפתח פוטורסיסט.מאוחר יותר, לטבול את הדגימה בתחריט ניקל ב 60 מעלות צלזיוס במשך 10 שניות כדי להסיר את שכבת הניקל הנותרת, ולאחר מכן לשטוף עם מים deionized לנשוף יבש באמצעות חנקן. לבסוף, אופים את הדגימה על צלחת חמה ב 120 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. התוצאות הייצוגיות מראות את הגרפן CVD המועבר המאופיין ברמאן ובמיקרוסקופיה של הכוח האטומי.פסגת G והפסגות הדו-ממדיות של תמונת ראמאן נותנות מידע מקיף על קיומו ואיכותו של הגרפן החד-שכבתי המועבר. האיור מראה ביוסנסור EEG FET משולב עם אלקטרודת ייחוס כסף סטנדרטית בכסף כלוריד וקידוח פולידימתיל סילוקסן להכלת הדגימה. יתר על כן, התצוגה המוגדלת של תעלת הגרפן מדגימה את החיבור לאלקטרודת המקור לקרקע, לניקוז ולאלקטרודות השער למקור.PBASE, מגיב פונקציונליזציה נפוץ עבור גרפן, יכול להיספג על פני השטח של גרפן באמצעות אינטראקציה pi-pi מבלי לפגוע בתכונות החשמליות של גרפן. אפטמר IgG בעל 5 פריימים שעבר שינוי אמינו מצומד עם PBASE על ידי קשרי הקשרים האמידיים בין אסטר ה-IgG הריאקטיבי להידרוקסי-6 סינמיד ב-PBASE, לבין קבוצת האמין בקצה ה-5-prime של אפטמר ה-IgG. דגירה של אלבומין בסרום בקר שימשה לחסימת האתרים הנותרים שאינם מחוברים לאחר שטיפת המכשיר עם PBS חד-חוזק האיור מראה את זיהוי ה-IgG בתנאי אלקטרוליטים שונים.איכות הגרפן היא המפתח לביצועים הטובים ביותר של מכשיר זה. לכן במהלך תחריט פלזמה, יש להבטיח כי הפלזמה אינה פוגעת באזורים השימושיים של הגרפן. כמו כן, יש לנקות את שאריות ה-PMMA לחלוטין כדי לקבל משטח גרפן נקי.המכשיר הפונקציונלי מראה תוצאות עקביות באיתור נוגדן IgG אנושי, כך שההליך יכול לשמש כהפניה לבניית מכשירים עם ננו-חומרים אחרים כדי לחקור אינטראקציות ממשק וביוסנסינג.

development-functionalization-electrolyte-gated-graphene-field-effect

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

מאמר זה מתאר גישה biofabrication: בתצהיר של גירויים, תגובה סוכרים בנוכחות אלקטרודות משוחדים ליצור סרטים ביולוגית אשר יכולה להיות פונקציונליות עם תאים או חלבונים. אנחנו מדגימים אסטרטגיה הספסל העליון לדור של סרטים כמו גם השימושים הבסיסיים ליצירת משטחים biofunctionalized אינטראקטיביים עבור מעבדה על שבב יישומים.

גישור ממשק ביו אלקטרונית עם Biofabrication

בסרטון זה, אנו מתארים את טכנולוגיית החישה הביולוגית של אפקט שדה (FEB) כדי לזהות ולכמת אינטראקציות חלבון-חלבון. חלבוני המטרה המשותקים על הביוסנסור של הגרפן מתקשרים עם חלבונים אנליטיים בתמיסה, וכתוצאה מכך שינויים בזרם חשמלי במערכת FEB. שינוי זה בתגובה החשמלית מצביע על זיקת הקישור בין החלבונים.

חישת שדה מבוססת ביוסנסור של גרפן לזיהוי אינטראקציות חלבון-חלבון

אנו מתארים את ייצור מכשיר מדידה ולפרוטוקול biosensors בתדר גבוה המבוסס על צינורות פחמן. טכניקת חישת התדירות הגבוהה מפחית את הסיכון (דביי) השפעת ההקרנה יונית הבסיסית ומאפשרת Nanotube biosensor להיות מופעל בפתרונות כוח יוניים גבוהים שבי biosensors אלקטרוני קונבנציונלי נכשלים. הטכנולוגיה שלנו מספקת פלטפורמה ייחודית לbiosensors אלקטרוני הפועלים בתנאים פיסיולוגיים רלוונטיים נקודה של הטיפול (POC).

המצאה של Biosensor Nanotube פחמן בתדירות גבוהה Nanoelectronic לחישה בפתרוני כוח יוניים גבוהים

טרנזיסטור אלקטרוכימי אורגני משולב עם תאי חיים ומשמש לניטור שטף יונים על פני מחסום האפיתל במערכת העיכול. במחקר זה, עלייה בשטף יונים, הקשורים להפרעה בצומת הדוקים, הנגרמת על ידי הנוכחות של EGTA chelator סידן (גליקול-BIS אתילן (אתר בטא aminoethyl)-N, N, N ', אצטית N'-טטרה חומצה), הוא נמדדה.

חישה של שיבוש טישו גדר עם טרנזיסטור אלקטרוכימי אורגני

Microdevice עם פוטנציאל תפוקה גבוהה משמש כדי להדגים dielectrophoresis תלת ממדי (3D) (DEP) עם חומרים חדשים. נייר nanoplatelet גרפן וסרט דו צדדי נערמו לסירוגין; מיקרו היטב 700 מיקרומטר נקדח רוחבי לשכבות. התנהגות DEP של חרוזי פוליסטירן הודגמה במייקרו היטב.

פיתוח של התקנים 3D גראפן אלקטרודה dielectrophoretic

אנו מתארים שלבים מרכזיים לחישה ביולוגית על ידי שימוש בטרנזיסטורי אפקט שדה של ננו-חוטי פוליסיליקון, כולל הכנת המכשיר וקיבוע ואישור של בדיקה מולקולרית של DNA על פני הננו-חוטים, כמו גם תנאים לחישת DNA.

הכנת טרנזיסטור הסיליקון Nanowire שדה ותוצאה עבור יישומים כימיים biosensing

פלטפורמה ביוסנסור microfluidic תוכנן של מפוברק בטכנולוגיית photoresist הסרט יבש בעלות נמוכה עבור כימות מהיר ורגיש של analytes שונים. מערכת זו לשימוש יחיד מאפשרת מדידה אלקטרוכימי של--צ'יפ-משותק מבחני מקושרים-אנזים באמצעות הטכניקה להפסיק זרימה.

פלטפורמה מבוססת Photoresist ביוסנסור אלקטרוכימי Microfluidic הסרט יבש: ייצור המכשיר, הכנה על שבב Assay, ותפעול המערכת

כאן, אנו מציגים את פרוטוקול הייצור של מכשיר טרנזיסטור בעל אפקט שדה אורגני המופנן בטעינה (OCMFET) להתמשואות תאית במבחנה . המכשיר, הנקרא מערך מיקרו OCMFET, הוא מכשיר גמיש, בעלות נמוכה ונקני ייחוס, שיאפשר ניטור של הפעילות החשמלית והמטבולית של תרביות תאים אלקטרואקטיביים.

במבחנה ניתוח תאי רב-פרמטרי על-ידי מערכי טרנזיסטור מיקרו אורגניים המווסתים בטעינה

ביוסנסינג של אפקט שדה (FEB) היא טכניקה נטולת תוויות לאיתור אינטראקציות ביומולקולריות. הוא מודד את הזרם החשמלי דרך הביו-סנסור של הגרפן שאליו משותקות מטרות הקשירה. טכנולוגיית FEB שימשה להערכת אינטראקציות ביומולקולריות בין Hsp90 ל-Cdc37 וזוהתה אינטראקציה חזקה בין שני החלבונים.

חקר האינטראקציה הביומולקולרית בין המלווה המולקולרי Hsp90 לבין חלבון הלקוח שלו Kinase Cdc37 באמצעות טכנולוגיית ביוסנסינג בעלת אפקט שדה

פרוטוקול זה מתאר ייצור של טרנזיסטור אפקט שדה רגיש ליונים (ISFET) מבוסס אינדיום-תחמוצת בדיל (ITO), שניתן לבנות כחיישן FET מגודר תמיסה (למשל, חיישן pH) בתהליך קצר ופשוט (כחצי יום). ניתן ליישם ITO-ISFET מקשה אחת זו גם על חישה ביולוגית.

ייצור טרנזיסטור מקשה אחת מבוסס תחמוצת אינדיום-בדיל, המאפשר חישה ביולוגית רגישה

למדו לפתח טרנזיסטור שדה-אפקט גרפן מגודר אלקטרוליטים לזיהוי סמני IgG בזמן אמת. השיטה מציעה רגישות וסלקטיביות גבוהות ללא תיוג עבור ביוסנסור מתקדם.

פיתוח ופונקציונליזציה של טרנזיסטור שדה-אפקט גרפן מגודר אלקטרוליטים לזיהוי סמנים ביולוגיים

גלה סרטונים נוספים