Name: Preparação de Silicon Nanowire transistor de efeito de campo para aplicações químicas e Biossensoriais (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 25 s
Description: Aprenda a preparar transistores de nanofios de silício para biossensores de DNA de alta sensibilidade. Este método permite detectar ácidos nucleicos em tempo real para diagnóstico de doenças infecciosas.

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Esta pesquisa foi financiada pelo Ministério da Ciência e Tecnologia de Taiwan (104-2514-S-009 -001, 104-2627-M-009-001 e 102-2311-B-009-004-MY3). Agradecemos ao National Nano Device Laboratories (NDL) por sua valiosa assistência durante a fabricação e análise do dispositivo.

1. Fabricação e Preservação de Dispositivos pSNWFET <ol><li> fabricação de dispositivos Nota: O pSNWFET foi fabricado usando uma técnica de parede lateral espaçador, como relatado anteriormente 23,24. <ol><li> Preparar a camada dieléctrica portão. <ol><li> Um tampão de óxido de 100 nm de espessura térmica (SiO 2) camada num substrato de Si utilizando o (gás de processo de O2 e H2 a 980 ° C durante 4 h) molhado processo de oxidação 25. </li><li> Depositar um nitreto de 50 nm de espessura (Si 3 N 4) camada utilizando deposição de vapor químico de baixa pressão (LPCVD) 25 a 980 ° C durante 4 h. </li></ol></li><li> Depositar uma camada de 100 nm de espessura de ortossilicato de tetraetilo (TEOS) usando LPCVD 25 a 780 ° C durante 4 h. </li><li> Realizar litografia padrão usando um deslizante I-linha para determinar as estruturas de óxido de manequim. <ol><li> Brasão superfície do wafer com uma camada fotorresistente 830-nm de espessura. </li><li> EuNSERT um photomask definido pelo padrão para o passo I-line. </li><li> Processar a exposição usando a linha I-passo (comprimento de onda: 365 nm) a uma intensidade de 1980 J à temperatura ambiente. </li><li> Desenvolver o wafer dentro de um desenvolvedor para 5 min. </li><li> Realizar o processo de ataque químico isotrópico por meio de um padrão de plasma indutivamente acoplado etcher 25 com HBr e Cl gás de plasma durante 1 min. </li></ol></li><li> Depositar uma camada de silício amorfo de 100 nm de espessura (α-Si) utilizando LPCVD 25. </li><li> Executar um passo de recozimento a 600 ° C em N2 ambiente durante 24 horas para transformar a α-Si em uma estrutura policristalina. </li><li> Íons implante de fósforo através de fonte / dreno (S / D) doping em baixa energia (5E 15 cm-2) 25. </li><li> Realizar litografia padrão usando o passo I-linha para remover a camada de poli-Si e formar a nanofios de polissilício (pSNW) 25. Nota: Repita o passo 1.1.3 para implantar dopformigas em outros do que as regiões S / D lugares com remoção de poli-Si e formam os canais parede lateral Si de uma forma auto-alinhados. </li><li> Realizar o processo de passivação (camada de óxido de 200 nm de espessura TEOS) usando LPCVD a 780 ° C durante 5 h 25. </li><li> Realizar litografia padrão usando o passo I-linha para expor os canais de nanofios e compressas de teste forma usando o processo de ataque químico de dois passos seco / húmido. <ol><li> Repita o passo 1.1.3. </li><li> Executar o processo de corrosão úmida (FHD: HF / H 2 O durante 1 min). </li></ol></li></ol></li><li> preservação wafer <ol><li> Selar o wafer em um saco de armazenamento de vácuo e armazená-lo em um armário seco eletrônico (humidade relativa &lt;40% à temperatura ambiente). </li></ol></li></ol> 2. Pré-tratamento do dispositivo <ol><li> de limpeza dispositivo <ol><li> Lave o dispositivo com acetona pura. </li><li> Sonicar (46 kHz, 80 W) do dispositivo em acetona pura durante 10 min. </li> &lt;li&gt; Sonicar (46 kHz, 80 W) do dispositivo em etanol puro (99,5%) durante 5 min. </li><li> Seque a superfície do dispositivo com azoto. </li></ol></li><li> plasma de oxigênio <ol><li> Tratar o dispositivo com o O 2 no plasma a 18 W durante 30 segundos. </li></ol></li></ol> 3. A imobilização da sonda de ADN na superfície do dispositivo <ol><li> Modificação grupo amina <ol><li> Mergulha-se o dispositivo num trietoxissilano 2,0% (3-aminopropil) (APTES) / solução de etanol durante 30 min. </li><li> Lavar o dispositivo com etanol três vezes, e depois sonicado (46 kHz, 80 W) do dispositivo em etanol durante 10 min. </li><li> Aquecer o dispositivo sobre uma placa quente a 120 ° C durante 10 minutos para criar grupos de amina em SNWs. </li></ol></li><li> Modificação grupo aldeído <ol><li> Mergulha-se o dispositivo em glutaraldeído a 12,5% durante 1 h à temperatura ambiente para criar grupos aldeído na superfície. Evitar a exposição à luz. </li><li> Lave a sagacidade dispositivoh 10 mM de tampão de fosfato de sódio (Na-PB; pH 7,0) três vezes e, em seguida, secar a superfície do dispositivo com azoto. </li></ol></li><li> Imobilização sonda de DNA <ol><li> Mergulha-se o dispositivo numa solução contendo 1 uM de sondas de ADN durante a noite. </li><li> Mergulha-se o dispositivo em tampão Tris 10 mM (pH 8,0) com mM de NaBH3CN 4,0 durante 30 minutos para bloquear os grupos aldeído que não reagiram. </li><li> Lavar o dispositivo com Na-PB (pH 7,0) três vezes e, em seguida, secar a superfície do dispositivo com azoto. </li></ol></li></ol> 4. Confirmação e análise das modificações de superfície na pSNWFET <ol><li> perfil de pH após cada etapa de modificação da superfície <ol><li> Prepare 10 mM Na-PB em pH 3,0-9,0. <ol><li> Prepare fosfato de sódio 10 mM tribásico dodeca (Na 3 PO 4) em água desionizada (pH 11,60). </li><li> Preparar 10 mM de ácido fosfórico (H 3 PO 4), em água desionizada(PH 2,35). </li><li> Colocar o eléctrodo de pH em 500 ml de Na 10 mM 3 PO tampão 4, e misturar esta solução com diferentes volumes de 10 mM H tampão 3 PO 4 enquanto se mede o valor de pH para se obter tampões com valores de pH de 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 , 7.0, 8.0 e 9.0. </li></ol></li><li> medição de condutância AC Nota: O circuito de medição incluído um gerador de sinal AC pequeno e um Microwire Au que serviu de eletrodo de porta líquido. <ol><li> Determinar a tensão da porta de líquido óptimo (V LG) para a medição de 26 em cada etapa de modificação (passos 2.2, 3.1, 3.2, e 3.3). Nota: As propriedades eléctricas do dispositivo, depois de quatro modificações de superfície sobre o SNW foram medidos tal como descrito nesta secção. No passo 2.2, o pSNWFET não modificado contendo a camada de óxido nativa é modificada; Fase 3.1 implica a alteração do dispositivo com o grupo amina de APTES; 3.2 passo envolve a modificação com o descarregadagrupo funcional de glutaraldeído; e passo 3.3 envolve a modificação sonda de DNA. <ol><li> Entregar o mM de Na-PB 10 (pH 7,0) solução de a superfície de SNW usando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h) para o contacto directo com o SNW. </li><li> Medir a condutância em tempo real do dispositivo durante a varredura V LG 0,80-1,30 V. <ol><li> Efectuar a medição da condutância usando a técnica de aprisionamento 27 à temperatura ambiente. </li><li> Converter os sinais de corrente alternada em um sinal de tensão AC usando um pré-amplificador de corrente de baixo ruído. </li><li> Recolher dados sobre a condutância (G) por aumento da V LG 0,80-1,30 V (intervalo = 0,02 V). </li></ol></li><li> Determine o LG V ideal (mais sensível V LG) do dispositivo 26. <ol><li> Traçar as curvas de passo GV LG 4.1.2.1.2.3 para obter a equação da curva. </li><li> Differentiate da equação, e calcular os valores em cada ponto de V LG. </li><li> Dividir o valor do passo 4.1.2.1.3.2 por G, e determinar o óptimo V LG de acordo com o número máximo. </li></ol></li></ol></li><li> Medir a condutância em tempo real, do perfil de pH a cada passo da modificação da superfície. <ol><li> Efectuar a medição da condutância usando a técnica de aprisionamento 27 à temperatura ambiente. </li><li> Converter o sinal de corrente AC em sinais de tensão AC usando um pré-amplificador de corrente de baixo ruído. </li><li> Defina o ideal V LG para cada etapa de modificação da superfície (passo 2.2: V LG = 1,02, passo 3.1: V LG = 0,98, passo 3.2: V LG = 0,98, e o passo 3.3: V LG = 1,0). </li><li> Fornecer a solução de 10 mM de Na-PB com valores de pH 3,0-9,0 para a superfície da SNW (taxa de fluxo: 5,0 ml / hr), E recolher os dados sobre a condutância a uma tensão de drenagem de 0,01 V. </li></ol></li></ol></li></ol></li><li> A medição das propriedades eléctricas (a curva I D -V BG) do dispositivo em 10 mM de Na-PB (pH 7,0) a seguir a cada passo de modificação de superfície (passos 2.2, 3.1, 3.2, e 3.3.) Nota: As propriedades eléctricas do dispositivo após quatro modificações de superfície na SNW foram medidos: no passo 2.2, o pSNWFET não modificado contendo a camada de óxido nativo é modificada; 3.1 passo envolve a modificação do dispositivo com o grupo amina de APTES; 3.2 passo implica a modificação com o grupo funcional não carregado de glutaraldeído; e passo 3.3 implica modificação sonda de DNA. <ol><li> Fornecer a solução à superfície da SNW mM de Na-PB 10 (pH 7,0) (passos 2.2, 3.1, 3.2, e 3.3), utilizando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h) para o contacto directo com o SNW. </li><li> Medir o I D </em&gt; Do dispositivo (passos 2.2, 3.1, 3.2, e 3.3), utilizando um analisador semicondutor comercial e de software. <ol><li> Selecione o modo &quot;nMOSFET&quot;. </li><li> Selecione &quot;I D - V BG&quot; módulos. Nota: I D é a corrente de dreno / source e V BG é a tensão da porta de trás. </li><li> Definir uma tensão de polarização constante (V D = 0,5 V), enquanto varrendo o portão potencial (V BG) de -1 a 3,0 V (intervalo = 0,2 V). </li><li> Clique no ícone Executar para obter I D - Curvas V BG. </li></ol></li></ol></li></ol> 5. DNA Biossensoriais Nota: Em um experimento típico, o I D - V curva B G é determinado por três vezes para garantir que nenhuma outra variação é OBSErved. <ol><li> A determinação da linha de base <ol><li> Fornecer a solução de 10 mM de Na-PB (pH 7,0) à superfície imobilizada SNW-sonda o ADN durante 10 minutos usando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h) e, depois incubar a SNW durante 30 min. </li><li> Medir o I D do dispositivo (repita o passo 4.2.2). </li></ol></li><li> Sentindo de DNA de hibridização / DNA <ol><li> Carga 22:00 ADN alvo complementar na superfície SNW o ADN imobilizado-sonda durante 10 minutos usando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h) e, depois incubar a SNW durante 30 min. </li><li> Entregar a solução de 10 mM de Na-PB (pH 7,0) sobre a superfície de SNW durante 10 min, utilizando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h) para lavar o ADN alvo não ligadas longe. </li><li> Repetir o passo 4.2.2 para medir o I D do dispositivo. </li></ol></li><li> Reconfirmar o sinal de hibridação ADN / ADN. <ol><li> Carga 1 nM DNA recuperação em tele ADN sonda imobilizado superfície SNW durante 10 min, utilizando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h) e, depois incubar a SNW durante 30 min. </li><li> Entregar a solução de 10 mM de Na-PB (pH 7,0) sobre a superfície de SNW durante 10 min, utilizando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h). </li><li> Repetir o passo 4.2.2 para medir o I D do dispositivo. </li></ol></li><li> O controlo negativo <ol><li> Carga de 100 pM de ADN não-complementar na superfície SNW o ADN imobilizado-sonda durante 10 minutos usando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h) e, depois incubar a SNW durante 30 min. </li><li> Entregar a solução de 10 mM de Na-PB (pH 7,0) sobre a superfície de SNW durante 10 min, utilizando uma bomba de seringa (taxa de fluxo: 5,0 ml / h). </li><li> Repetir o passo 4.2.2 para medir o I D do dispositivo. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Os autores não têm nada a divulgar.

Comercializar o top-down e fabricação de baixo para cima abordagens para sSNWFETs é considerado difícil por causa de seu custo de 32,33, SNW controle de posição 34,35, e sua escala de 36 baixa produção. Por outro lado, a fabricação pSNWFETs é o custo simples e de baixo 37. Através da abordagem de cima para baixo e combinação com a técnica de formação de parede lateral espaçador (Figura 1), o tamanho da SNW pode ser controlada ajustando a duração de gravação po...

nanofios de silício transistores de efeito de campo (SNWFETs) têm as vantagens de ultra-alta sensibilidade e respostas elétricas diretos variação de carga ambiental. Em SNWFETs tipo n, por exemplo, quando uma molécula negativamente (ou positivamente) carregado aproxima-se do nanofio de silício (SNW), os transportadores em SNW estão esgotados (ou acumular). Por conseguinte, a condutividade da SNWFET diminui (ou aumenta) 1. Portanto, qualquer molécula carregada perto da superfície da SNW do dispositivo SNWFET pode ser detectada. biomoléculas vitais, incluindo enzimas, proteínas, nucleótidos, e muitas moléculas na superfície celular são portadores de carga e pode ser monitorizada utilizando SNWFETs. Com modificações adequadas, particularmente imobilizar uma sonda biomolecular na SNW, um SNWFET pode ser desenvolvida em um biossensor sem rótulo. Vigilância utilizando biomarcadores é fundamental para o diagnóstico de doenças. Como mostrado na Tabela 1, vários estudos têm utilizado NWFEBiosensores baseados em T para livre-label, ultra-alta-sensibilidade e detecção em tempo real de vários alvos biológicos, incluindo um único vírus 2, trifosfato de adenosina quinase e de ligação 3, sinais neuronais 4, íons metálicos 5,6, toxinas bacterianas 7, de dopamina 8, DNA 9-11, RNA 12,13, enzimas e biomarcadores de câncer 14-19, hormônios humanos 20, e citocinas 21,22. Estes estudos demonstraram que biossensores baseados em NWFET representam uma plataforma de detecção poderosa para uma ampla gama de espécies biológicas e químicas em solução. Em biossensores baseados em SNWFET, a sonda imobilizada na superfície do dispositivo SNW reconhece um biotarget específica. Imobilização de uma bioprobe geralmente envolve uma série de etapas, e é fundamental que cada etapa é realizada adequadamente para garantir o bom funcionamento do biossensor. Várias técnicas têm sido desenvolvidas para analisar os scomposição urface, incluindo espectroscopia de raios-X de fotoelétrons (XPS), elipsometria, medição do ângulo de contato, microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Métodos como a AFM e SEM fornecem evidência direta de imobilização bioprobe no dispositivo de nanofios, enquanto que métodos como XPS, elipsometria, e medição do ângulo de contato são dependentes de experimentos paralelos realizados em outros materiais similares. Neste relatório, nós descrevemos a confirmação de cada passo de modificação usando dois métodos independentes. XPS é usado para examinar as concentrações de átomos específicos sobre hóstias de silício policristalino, e as variações nas propriedades eléctricas do dispositivo são medidos directamente para confirmar a variação de carga na superfície do SNW. Nós empregamos biosensing DNA usando SNWFETs policristalinos (pSNWFETs) como um exemplo para ilustrar este protocolo. Imobilizar uma sonda de ADN na superfície da SNW envolve três passos: a modificação do grupo amina na superfície hidroxilo nativo do SNW, almodificação grupo dehyde, e 5&#39;-aminomodified imobilização sonda de DNA. Em cada etapa de modificação, o dispositivo pode detectar directamente a variação da carga do grupo funcional imobilizada na superfície do SNW, porque as cargas superficiais causar alterações potenciais locais interfacial através do dieléctrico portão que altera a corrente e a condutância do canal 1. Encargos que cercam a superfície de SNW pode eletricamente modular as propriedades eléctricas do dispositivo pSNWFET; por conseguinte, as propriedades de superfície do SNW desempenhar um papel crucial na determinação das características eléctricas dos dispositivos pSNWFET. Nos processos descritos, a imobilização de um bioprobe na superfície do SNW pode ser determinada directamente e confirmada através da medição eléctrico, e o dispositivo está preparado para aplicações biosensoriamento.

<table><tbody><tr><td>Acetona</td><td>ECHO</td><td>AH-3102</td><td></td></tr><tr><td>(3-Amonopropil)trietoxissilano (APTES), &ge; 98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3648</td><td>Perigo</td></tr><tr><td>Etanol, anidro, 99.5%</td><td>ECHO</td><td>484000203108A-72EC</td><td></td></tr><tr><td>Solução de glutaraldeído (GA), 50%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G7651</td><td>Evite</td></tr><tr><td>o cianoborohidreto de sódio leve, &ge; 95,0%&nbsp;</td><td>Fluka</td><td>71435</td><td>Perigo e deliquescente</td></tr><tr><td>Fosfato de sódio tribásico dodecahidratado, &ge; 98%</td> <td>Sigma</td><td>04277</td><td></td></tr><tr><td>Ácido fosfórico, &ge; 99.0%</td><td>Fluka</td><td>79622</td><td>Fotorresistente Deliquescente</td></tr><tr><td>(iP3650)</td><td>Tokyo Ohka Kogyo Co., LTD</td><td>THMR-iP3650 HP</td><td></td></tr><tr><td>Oligonucleotídeos sintéticos, HPLC purificado</td><td>Tecnologia Protech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tris(hidroximetil)aminometano (Tris), &ge; 99,8%</td><td>USB</td><td>75825</td><td></td></tr><tr><td>Keithley 2636 Sistema SourceMeter</td><td>Keithley</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SR830 DSP Lock-In Amplificador</td> Stanford <td>Research Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SR570 Pré-amplificador de Corrente de Baixo Ruído</td><td>Stanford Research Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ni PXI Express</td><td>National Instruments</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

preparação de silicon nanowire transistor de efeito de campo para aplicações químicas e biossensoriais

Preparation of Silicon Nanowire Field-effect Transistor for Chemical and Biosensing Applications

A vigilância por meio de biomarcadores é fundamental para a detecção precoce, intervenção rápida e redução da incidência de doenças. Neste estudo, descrevemos a preparação de transistores de efeito de campo de nanofios de silício policristalino (pSNWFETs) que servem como dispositivos biossensores para detecção de biomarcadores. Um protocolo para sensoriamento químico e biomolecular usando pSNWFETs é apresentado. O dispositivo pSNWFET demonstrou ser um transdutor promissor para aplicações de biossensoriamento em tempo real, sem rótulos e de ultra-alta sensibilidade. A condutividade do canal de fonte / drenagem de um pSNWFET é sensível a mudanças no ambiente em torno de sua superfície de nanofio de silício (SNW). Assim, ao imobilizar sondas na superfície SNW, o pSNWFET pode ser usado para detectar vários bioalvos que variam de pequenas moléculas (dopamina) a macromoléculas (DNA e proteínas). Imobilizar uma biossonda na superfície SNW, que é um procedimento de várias etapas, é vital para determinar a especificidade do biossensor. É essencial que todas as etapas do procedimento de imobilização sejam executadas corretamente. Verificamos as modificações da superfície observando diretamente a mudança nas propriedades elétricas do pSNWFET após cada etapa de modificação. Além disso, a espectroscopia de fotoelétrons de raios-X foi usada para examinar a composição da superfície após cada modificação. Finalmente, demonstramos a detecção de DNA no pSNWFET. Este protocolo fornece procedimentos passo a passo para verificar a imobilização da biossonda e a subsequente aplicação do biossensor de DNA.

Vários SNWFETs têm sido relatados para servir como transdutores de biossensores (Tabela 1). SNWFETs monocristalino (sSNWFETs) e pSNWFETs mostrar propriedades elétricas comparáveis ​​como transdutores em soluções aquosas, e ambos foram relatados para ter muitas aplicações biosensoriamento. Uma característica vantajosa do dispositivo de pSNWFET usado neste estudo é a sua procedimento simples e fabricação de baixo custo. A Figura 1a mostra os principais pas...

Descrevemos as principais etapas para biossensoriamento usando transistores de efeito de campo de nanofios de polissilício, incluindo a preparação do dispositivo e a imobilização e confirmação de uma sonda molecular de DNA na superfície do nanofio, bem como condições para detecção de DNA.

Preparação de Silicon Nanowire transistor de efeito de campo para aplicações químicas e Biossensoriais

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we ...

O objetivo geral deste protocolo é verificar a imobilização do bioprobra e a detecção subsequente de DNA em transistores de efeito de campo de nanofios de polissilício. Este método pode ajudar a responder perguntas importantes na área de sensores bioelétricos, como a imobilização do bioprobra e a detecção de ácidos nucleicos. Nosso dispositivo de biossensoriamento é um transistor promissor para aplicações de detecção biológica em tempo real, sem necessidade de mão de obra e com alta sensibilidade.As implicações desses biossensores estendem-se ao diagnóstico clínico de doenças infecciosas emergentes, pois podem detectar com facilidade, sensibilidade e precisão o bioalvo específico. Embora este método possa fornecer informações sobre a detecção de ácidos nucleicos, ele também pode ser aplicado à detecção de outras moléculas, como citocinas, hormônios, proteínas e vírus. Em geral, indivíduos novos nesse método terão dificuldades, pois o método exige colaboração interdisciplinar entre as áreas de biologia e engenharia elétrica.A preparação do transistor de efeito de campo de nanofios de silício policristalino é descrita no protocolo textual. O dispositivo é formado a partir de uma pastilha de seis polegadas. Os nanofios de silício no dispositivo têm cerca de 100 nanômetros de largura e 1,6 mícron de comprimento.Para pré-tratar o dispositivo, remova-o primeiro do armazenamento em um gabinete eletronicamente seco e abra o saco a vácuo selado que o contém. Limpe o biossensor em um sonicador carregado com acetona pura por 10 minutos. Em seguida, troque o banho para etanol puro e repita a sonicagem por mais cinco minutos.Após este segundo banho, utilize um fluxo de gás nitrogênio para secar o dispositivo. Em seguida, trate o dispositivo com plasma de oxigênio a 18 watts por 30 segundos. Agora, realize medições de condutância em corrente alternada e meça as propriedades elétricas da corrente de dreno no dispositivo, conforme explicado na próxima seção.Em seguida, prossiga com a imobilização do DNA na superfície do dispositivo, realizando medições adicionais, de condutância em corrente alternada e de corrente de dreno, após cada modificação. Primeiro, prepare-se para o perfil de pH. Prepare 10 milimolares de fosfato de sódio tribásico dodeca-hidratado em água deionizada, com pH de 11,6.Em seguida, prepare uma solução de ácido fosfórico 10 milimolar em água desionizada, com pH de 2,35. Agora, prepare sete soluções-tampão 10 milimolares com valores de pH variando de três a nove, misturando as duas soluções estoque. Com as soluções de teste e o canal microfluídico preparados, meça a condutância em tempo real utilizando uma técnica de detecção por rejeição de ruído (lock-in).Posicione duas sondas de agulha em cada um dos contatos de fonte e dreno. Converta o sinal de corrente alternada em um sinal de tensão alternada utilizando um pré-amplificador de corrente de baixo ruído. Em seguida, ajuste a tensão ótima de porta líquida e prossiga com a aplicação de cada solução tampão enquanto mede a condutância em uma tensão de dreno de 10 milivolts.Em seguida, meça a corrente de drenagem com tampão neutro. Flua tampão pH 7 sobre o dispositivo a partir de uma bomba de seringa a cinco mililitros por hora. Depois, utilizando um software comercial de análise de semicondutores, meça a corrente de drenagem no modo N MOSFET.Defina a tensão de polarização em 0,5 volts e varra o potencial da porta de menos um a três volts em intervalos de 0,2 volts. Agora execute o teste e obtenha os dados. Comece imergindo o biossensor em 2%APTES em etanol por 30 minutos para ligar covalentemente a superfície do nanofio.Em seguida, lave o biossensor três vezes por 30 segundos com etanol e, depois, limpe-o em um sonicador contendo etanol. Agora, para criar grupos amina nos nanofios de silício, coloque o biossensor sobre uma superfície a 120 graus Celsius por 10 minutos. Após a etapa de aquecimento, realize medições no dispositivo conforme descrito na seção anterior.Em seguida, para criar grupos aldeído nos nanofios de silício, imerja o dispositivo em glutaraldeído a 12,5% em tampão de fosfato de sódio 10 milimolar, pH 7, durante uma hora à temperatura ambiente. Evite a exposição à luz durante esta etapa. Após o tratamento com glutaraldeído, lave o dispositivo com tampão de fosfato de sódio 10 milimolar três vezes, por 30 segundos a cada lavagem.Em seguida, seque o biossensor com gás nitrogênio puro e realize medições para confirmar a modificação da superfície. O próximo passo é incubar o biossensor em uma solução de sonda de um micromolar durante a noite para aplicar assim a sonda de DNA. No dia seguinte, bloquee os grupos aldeído não reagidos imergindo o dispositivo em Tris 10 milimolar com quatro milimolares de borohidreto de sódio cianeto por meia hora.Em seguida, lave o dispositivo com tampão de fosfato de sódio 10 milimolar, pH 7, três vezes, seguido da secagem do dispositivo com jato de gás nitrogênio, como anteriormente. Em seguida, realize um conjunto final de medições para confirmar a modificação da superfície antes de prosseguir com seu uso como biossensor. Inicie realizando uma medição de linha de base.Fluxione o tampão de fosfato de sódio neutro em pH pelo dispositivo durante 10 minutos. Durante este procedimento, a taxa de fluxo da solução é sempre de cinco mililitros por hora. Em seguida, aguarde 30 minutos, fluxione o tampão neutro em pH sobre o biossensor por mais 10 minutos e meça a corrente do dispositivo.Em seguida, carregue 10 picomoles de DNA, complementar à sonda, na superfície do nanofio de silício, fazendo a solução fluir sobre o dispositivo por 10 minutos. Incube então o biossensor por 30 minutos. Como controle negativo, aplique 100 picomoles de DNA não complementar ao dispositivo.Após a incubação, faça passar um tampão de pH neutro pelo biossensor durante 10 minutos para remover o DNA alvo não ligado. Após este passo, meça a corrente do dispositivo como anteriormente. Em seguida, adicione uma nanomolar de DNA de recuperação à superfície do nanofio de silício imobilizado com a sonda de DNA por 10 minutos.Em seguida, incubar o biossensor por 30 minutos, como anteriormente. Finalmente, fazer passar tampão com pH neutro sobre o dispositivo por mais 10 minutos e, então, realizar novas medições de corrente. Uma sonda de DNA foi imobilizada na superfície de óxido de silício e cada etapa de modificação foi confirmada utilizando espectroscopia fotoeletrônica de raios X.Para o pSNWFET não modificado contendo a camada de óxido nativo na superfície do SNW, os grupos hidroxila foram ionizados para formar grupos carregados com o aumento dos valores de pH. A condutância provavelmente variou em diferentes pHs. A alteração nas propriedades elétricas do dispositivo após as diferentes modificações confirma a mudança na superfície do fio.Em tais experimentos, a curva corrente-tensão do dispositivo não modificado foi utilizada como linha de base. Após o dispositivo ser imerso em APTES, a curva corrente-tensão do dispositivo deslocou-se para a esquerda devido à carga positiva na superfície do fio. Após a conjugação de glutaraldeído ao dispositivo modificado com APTES, a curva corrente-tensão deslocou-se novamente para a direita devido à formação da ligação MI neutra.Por fim, uma sonda de DNA modificada por amina na extremidade cinco prima foi introduzida para ligar-se ao dispositivo modificado com glutaraldeído APTES. A estrutura da molécula de DNA provocou um deslocamento da curva corrente-tensão para a extrema direita. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como confirmar a imobilização da bioproba e da aplicação de detecção de DNA em transistores de efeito de campo de nanofios de polissilício.Uma vez dominada, esta técnica de preparação para detecção de ácidos nucleicos pode ser realizada em menos de uma hora, se for executada corretamente, sendo possível realizá-la com antecedência. A biossensorização final leva menos de 10 minutos. Ao realizar este procedimento, é importante lembrar de analisar as propriedades elétricas do dispositivo em cada etapa da modificação da bioprova.Essa técnica abriu caminho para pesquisadores na área de sensores baseados em semicondutores, permitindo sua aplicação mais ampla na biossensoriamento. Após esses procedimentos, outros métodos, como a imobilização da sonda de biomarcador de câncer, podem ser realizados para responder perguntas adicionais em áreas como o diagnóstico clínico do câncer.

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