Descriviamo i passaggi chiave per il biorilevamento utilizzando transistor ad effetto di campo con nanofili di polisilicio, inclusa la preparazione del dispositivo e l'immobilizzazione e la conferma di una sonda molecolare del DNA sulla superficie del nanofilo, nonché le condizioni per il rilevamento del DNA.
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Articolo metodologico
Preparazione della Silicon Nanowire effetto di campo transistor per l'industria chimica e biosensing Applicazioni
In questo articolo
Sommario
Abstract
La sorveglianza con biomarcatori è fondamentale per la diagnosi precoce, l'intervento rapido e la riduzione dell'incidenza delle malattie. In questo studio, descriviamo la preparazione di transistor ad effetto di campo con nanofili di silicio policristallino (pSNWFET) che fungono da dispositivi di biorilevamento per il rilevamento di biomarcatori. Viene presentato un protocollo per il rilevamento chimico e biomolecolare utilizzando pSNWFET. Il dispositivo pSNWFET ha dimostrato di essere un trasduttore promettente per applicazioni di biorilevamento in tempo reale, senza marcatura e ad altissima sensibilità. La conducibilità del canale sorgente/drain di un pSNWFET è sensibile ai cambiamenti nell'ambiente intorno alla sua superficie di nanofili di silicio (SNW). Pertanto, immobilizzando le sonde sulla superficie SNW, il pSNWFET può essere utilizzato per rilevare vari bersagli biologici che vanno dalle piccole molecole (dopamina) alle macromolecole (DNA e proteine). L'immobilizzazione di una biosonda sulla superficie SNW, che è una procedura in più fasi, è fondamentale per determinare la specificità del biosensore. È essenziale che ogni fase della procedura di immobilizzazione sia eseguita correttamente. Abbiamo verificato le modifiche superficiali osservando direttamente il cambiamento delle proprietà elettriche del pSNWFET dopo ogni fase di modifica. Inoltre, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X è stata utilizzata per esaminare la composizione della superficie dopo ogni modifica. Infine, abbiamo dimostrato il rilevamento del DNA sul pSNWFET. Questo protocollo fornisce procedure dettagliate per la verifica dell'immobilizzazione della biosonda e la successiva applicazione del biorilevamento del DNA.
Introduzione
transistor ad effetto di campo Silicon nanowire (SNWFETs) presentano i vantaggi di ultra-elevata sensibilità e risposte elettriche scalo a variazione tassa ambientale. In tipo n SNWFETs per esempio, quando una molecola negativo (o positivo) addebitato avvicina alla nanowire silicio (SNW), i vettori nel SNW sono esauriti (o accumulano). Di conseguenza, la conduttività della SNWFET diminuisce (o aumenta) 1. Pertanto, qualsiasi molecola carica vicino alla superficie SNW del dispositivo SNWFET può essere rilevato. biomolecole vitali tra cui enzimi, proteine, nucleotidi, e molte molecole sulla superficie cellulare sono portatori di carica e possono essere monit....
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Protocollo
1. Realizzazione e conservazione dei dispositivi pSNWFET
- fabbricazione di dispositivi
Nota: Il pSNWFET è stato fabbricato utilizzando una tecnica parete laterale distanziale come precedentemente riportato 23,24.- Preparare lo strato dielettrico di gate.
- Cap un ossido 100 nm di spessore termica (SiO 2) strato su un substrato di Si tramite (gas di processo O 2 e H 2 a 980 ° C per 4 ore) bagnato processo di ossidazione 25.
- Depositare un nitruro di 50 nm di spessore (Si 3 N 4) Strato utilizzando bassa pressione di deposizione chimica ....
- Preparare lo strato dielettrico di gate.
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Risultati
Vari SNWFETs sono stati segnalati per servire come trasduttori di biosensori (Tabella 1). SNWFETs Single-cristallini (sSNWFETs) e pSNWFETs mostrano proprietà elettriche comparabili come trasduttori in soluzione acquosa, ed entrambi sono stati segnalati per avere molte applicazioni biosensori. Una caratteristica vantaggiosa del dispositivo pSNWFET utilizzato in questo studio è la sua procedura semplice e di fabbricazione a basso costo. Figura 1a mostra le.......
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Discussione
Commercializzazione del top-down e bottom-up fabbricazione approcci per sSNWFETs è considerato difficile a causa del suo costo 32,33, SNW controllo di posizione 34,35, e la sua bassa produzione di scala 36. Al contrario, la fabbricazione pSNWFETs è semplice e di basso costo 37. Attraverso l'approccio top-down e la combinazione con la tecnica di formazione laterale distanziale (figura 1), la dimensione del SNW può essere controllata regolando la durata di a.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata finanziata dal Ministero della Scienza e della Tecnologia, Taiwan (104-2514-S-009 -001, 104-2627-M-009-001 e 102-2311-B-009-004-MY3). Ringraziamo i National Nano Device Laboratories (NDL) per la loro preziosa assistenza durante la fabbricazione e l'analisi dei dispositivi.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Acetone | ECHO | AH-3102 | |
| (3-Amonopropil)trietossisilano (APTES), ≥ 98% | Sigma-Aldrich | A3648 | Pericolo |
| Etanolo, anidro, 99,5% | ECHO | 484000203108A-72EC | |
| Soluzione di glutaraldeide (GA), 50% | Sigma-Aldrich | G7651 | Evitare la luce |
| cianoboroidruro di sodio, ≥ 95,0% | Fluka | 71435 | Pericolo e deliquescente |
| Sodio fosfato tribasico dodecaidrato, ≥ 98% | Sigma | 04277 | |
| Acido fosforico, ≥ 99,0% | Fluka | 79622 | deliquescente |
| (iP3650) | Tokyo Ohka Kogyo Co., LTD | THMR-iP3650 HP | |
| Oligonucleotidi sintetici, HPLC purificato | Tecnologia | ||
| Tris (idrossimetil)amminometano (Tris), ≥ 99.8% | USB | 75825 | |
| Keithley 2636 System SourceMeter | Keithley | ||
| SR830 DSP Lock-In Amplifier | Stanford Research Systems | ||
| SR570 Preamplificatore di corrente a basso rumore | Stanford Research Systems | ||
| Ni PXI | Express National Instruments |
Riferimenti
- Lin, C. H., et al. Surface composition and interactions of mobile charges with immobilized molecules on polycrystalline silicon nanowires. Sensor Actuat B-Chem 211. 211, 7-16 (2015).
- Patolsky, F., et al. Electrical detection....
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Ristampe e permessi
