우리는 폴리실리콘 나노와이어 전계 효과 트랜지스터를 사용하여 장치 준비, 나노와이어 표면에서 DNA 분자 프로브의 고정 및 확인, DNA 감지 조건을 포함하여 생체 감지를 위한 주요 단계를 설명합니다.
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이 논문에서
요약
초록
바이오마커를 사용한 감시는 조기 발견, 신속한 개입 및 질병 발병률 감소에 매우 중요합니다. 이 연구에서는 바이오마커 검출을 위한 바이오센싱 장치 역할을 하는 다결정 실리콘 나노와이어 전계 효과 트랜지스터(pSNWFET)의 준비에 대해 설명합니다. pSNWFET를 사용하여 화학 및 생체 분자 감지를 위한 프로토콜이 제시됩니다. pSNWFET 장치는 실시간, 무표지 및 초고감도 생체 감지 응용 제품을 위한 유망한 변환기로 입증되었습니다. pSNWFET의 소스/드레인 채널 전도도는 실리콘 나노와이어(SNW) 표면 주변 환경의 변화에 민감합니다. 따라서 pSNWFET는 SNW 표면에서 프로브를 고정시킴으로써 소분자(도파민)에서 거대분자(DNA 및 단백질)에 이르는 다양한 생물 표적을 검출하는 데 사용할 수 있습니다. 다단계 절차인 SNW 표면에 바이오프로브를 고정하는 것은 바이오센서의 특이성을 결정하는 데 매우 중요합니다. 고정 절차의 모든 단계가 올바르게 수행되는 것이 중요합니다. 우리는 각 수정 단계에 따라 pSNWFET의 전기적 특성의 변화를 직접 관찰하여 표면 변형을 확인했습니다. 또한 X선 광전자 분광법을 사용하여 각 수정 후 표면 구성을 검사했습니다. 마지막으로, pSNWFET에서 DNA 감지를 시연했습니다. 이 프로토콜은 바이오프로브 고정화 및 후속 DNA 바이오센싱 애플리케이션을 검증하기 위한 단계별 절차를 제공합니다.
서론
실리콘 나노 와이어 전계 효과 트랜지스터 (SNWFETs)은 매우 높은 감도의 장점 및 환경 대전 성 변화를 직접 전기 응답을 갖는다. 음 (또는 양으로) 대전 분자가 실리콘 나노 와이어 (SNW)에 접근 할 때, 예를 들면 n 형 SNWFETs에서 상기 SNW의 캐리어 고갈 된 (또는 축적)된다. 따라서, SNWFET의 도전성이 감소 (또는 증가) 1. 따라서, SNWFET 장치의 SNW 표면 근처에 충전 된 분자를 검출 할 수있다. 세포 표면의 효소, 단백질, 뉴클레오티드, 많은 분자를 비롯한 중요한 생체 분자는 전하 캐리어이며 SNWFETs을 사용하여 모니터링 할 수있다. 특히 SNW에서 생체 분자 프로브를 고정 적절한 수정과 더불어, SNWFET는 라벨없는 바이오 센서로 발전 할 수 있습니다.
바이오 마커를 이용하여 감시 질병 진단에 중요하다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 여러 연구 NWFE 사용한3 결합 단일 바이러스 2, 아데노신 삼인산 및 키나제 포함 T 기반의 라벨없는, 초 고감도위한 바이오 센서 및 다양한 생물학적 표적 실시간 검출, 신경 신호 (4) 금속 이온 5,6- 박테리아 독소 (....
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프로토콜
1. 제조 및 pSNWFET 장치의 보존
- 디바이스 제조
주 : pSNWFET 이전 23,24을보고 측벽 스페이서 기술을 이용하여 제조 하였다.- 게이트 유전체 층을 준비합니다.
- 100 nm 두께의 열 산화막 (SiO2로) (4 시간 동안 980 ℃에서 O 2와 H 2 처리 가스) 습식 산화 공정 (25)을 이용하여 실리콘 기판상의 층을 모자.
- 4 시간 동안 980 ℃에서 저압 화학 기상 증착 (LPCVD) (25)를 사용하여 50-nm 두께의 질화 (SI 3 N 4) 층을 증착.
- 4 시간 동안 780 ℃에서 LPCVD (25)를 이용하여 100 nm의 두께로 테트라 에틸 오르 소 실리케이트 (TEOS) 층을 증착.
- 산화물 더미 구조를 정의하기 위해 I 선 스테퍼를 사용하여 표준 리소그래피를 수행한다.
- 코트 830-nm 두께의 포토 레지스트 층이 웨이퍼 표면.
- 나는아이 - 라인 스텝퍼에 패턴 정의 포토 마스크 nsert. ....
- 게이트 유전체 층을 준비합니다.
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결과
다양한 SNWFETs는 바이오 센서 (표 1)의 센서 역할을하는 것으로보고되고있다. 단결정 SNWFETs (sSNWFETs) 및 pSNWFETs은 수용액에서 트랜스 듀서로서 유사한 전기적 특성을 보여주고, 두 많은 바이오 센서 응용을 나타내는 것으로보고 된 바있다. 본 연구에 사용 된 pSNWFET 장치의 유리한 특징은 단순하고 저가의 제조 방법이다.도 1a는 pSNWFET 제조에 관련된 주요 단계를 나타낸다. 6 인치 웨이퍼 (도 1b) 및 하나의 장치의 SEM 이미지 (도 1C)에서 다이의 광학 상 (두 SNWs 약 100 폭 nm이고, 길이는 1.6 μm의)을 수득 하였다.
도 2a는 SNW 표면에 D.......
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토론
하향식 상용화 및 상향식 (bottom-up) 제작은 sSNWFETs에 대한 때문에 비용 32, 33, SNW 위치 제어 34, 35, 및 낮은 생산 규모 36의 어려운 간주됩니다 접근한다. 반면, pSNWFETs를 제작하는 것은 간단하고 저렴한 비용으로 37입니다. 측벽 스페이서 형성 기술 (도 1)과 하향식 접근 및 조합을 통해, SNW의 크기는 반응성 플라즈마 에칭 시간을 조정함으로써 제어 할 수있다. 도 1a에 도시 된 pSNWFET의 나노 와이어를 제조하기위한 절차를 쉽게 상업적 반도체 설비에 적용 할 수있다. 따라서 pSNWFETs 비용 효율성, 간단한 구성 기법과 호환 CMOS 제조 공정 등 여러 가지 장점을 가지고있어 바이오 센서에 적용될 수있다.
반도체 장치의 제조는 대조적으로, 프로세스는 잘 정의 콤rcial 시설, 장치.......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
이 연구는 대만 과학기술부(104-2514-S-009 -001, 104-2627-M-009-001 및 102-2311-B-009-004-MY3)의 재정 지원을 받았습니다. 장치 제조 및 분석 과정에서 귀중한 지원을 제공해 주신 NDL(National Nano Device Laboratories)에 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 아세톤 | ECHO | AH-3102 | |
| (3-Amonopropyl) triethoxysilane (APTES), ≥ 98% | Sigma-Aldrich | A3648 | 위험 |
| 에탄올, 무수, 99.5% | ECHO | 484000203108A-72EC | |
| 글루타르알데히드 용액(GA), 50% | Sigma-Aldrich | G7651 | 가벼운 |
| 시아노보로하이드라이드나트륨을 피하십시오. 95.0% | Fluka | 71435 | 위험과 조해성 |
| 인산나트륨 삼염기성 도데카하이드레이트, ≥ 98% | Sigma | 04277 | |
| 인산, ≥ 99.0% | Fluka | 79622 | 조해성 |
| 감광액(iP3650) | Tokyo Ohka Kogyo Co., LTD | THMR-iP3650 HP | |
| 합성 올리고뉴클레오티드, HPLC 정제 | Protech Technology | ||
| Tris(하이드록시메틸)aminomethane(Tris), ≥ 99.8% | USB | 75825 | |
| Keithley 2636 시스템 SourceMeter | Keithley | ||
| SR830 DSP 락인앰플리파이어 | Stanford Research Systems | ||
| SR570 저노이즈 전류 프리앰프 | Stanford Research Systems | ||
| Ni PXI Express | National Instruments |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
