Engineering
A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Udvikling og funktionalisering af elektrolyt-gated grafenfelteffekttransistor til biomarkørdetektion
Chapters
Summary February 1st, 2022
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Den foreliggende protokol demonstrerer udviklingen af elektrolyt-gated graphene field-effect transistor (EGGFET) biosensor og dens anvendelse i biomarkør immunoglobulin G (IgG) detektion.
Transcript
Metoden fjerner effektivt PMMA-rester, samtidig med at det underliggende grafengitter bevares. Den funktionelle enhed viser konsistente resultater i påvisning af IgG-antistoffer i blodserum. Protokollen sikrer også implementeringen af CVD-grafen i en realtids, etiketfri biosensing-enhed.
Trinene er ret enkle og kan udføres med minimal træning. Enheden tilbyder høj selektivitet, høj følsomhed og realtidsdetektion over andre biosensingenheder Begynd med at skære grafenarket på et kobbersubstrat i to ved hjælp af en skalpel. Påfør varmebestandigt tape for at fastgøre de fire hjørner af grafenfirkanten på en spinnerpakning.
Spin belæg det firkantede ark af grafen med et tyndt lag på 100 til 200 nanometer PMMA 495K A4, der spinder ved 500 rotationer i minuttet i 10 sekunder og derefter 2.000 rotationer i minuttet i 50 sekunder. Bag derefter prøven ved 150 grader Celsius i fem minutter. Fjern bagsiden af grafen med iltplasma ved 30 watt ved hjælp af en hastighedsstrøm på 15 standard kubikcentimeter i minuttet i fem minutter.
Skær den plasmabehandlede grafenfirkant i en dimension på en centimeter bredde og to centimeter højde til enhedsfremstilling. Skær det forrensede silicasubstrat i små stykker med en omtrentlig bredde på fire centimeter og to centimeter højde. Æts kobberet af ved hjælp af grafeneetchant jernchlorid uden fortynding.
Flyd prøven med kobbersiden nedad og PMMA-siden op på den flydende etchant. Efter kobberætsning løftes grafenfilmen langsomt ved hjælp af det plasmabehandlede substrat. Lufttør den overførte grafenfilm i to timer, bages derefter på en kogeplade.
For at fjerne PMMA skal du starte med at opvarme prøven med acetonedamp ved 70 grader Celsius ved at holde prøven cirka to centimeter over acetonedamp i fire minutter med PMMA-siden nedad. Derefter nedsænkes prøven i acetone i fem minutter. Vask prøven forsigtigt med deioniseret vand.
Til sidst føntørres prøven forsigtigt med nitrogen. Vask substratet med det overførte grafen ved hjælp af acetone, isopropylalkohol og deioniseret vand. Bag derefter substratet på en kogeplade ved 75 grader Celsius i 30 minutter.
Ved hjælp af en elektronstrålefordamper deponeres nikkel og guld på henholdsvis 5 og 45 nanometer tykkelse på grafenprøven. Påfør den første fotolitografiproces ved hjælp af maske A til mønster af elektroderne. Spin AZ 5214E positiv fotoresist på prøven ved 2.000 rotationer i minuttet i 45 sekunder og helbred prøven ved 120 grader Celsius i et minut.
Anbring prøven i det ultraviolette oversvømmelseseksponeringssystem, og udsæt den i ca. 10 sekunder under 200 millijoule pr. Kvadratcentimeter. Udvikl prøven med en photoresist-udvikler AZ 300 MIF i cirka to minutter, og skyl derefter med deioniseret vand. Sænk prøven i en guldætsning for at ætse guldlaget i 10 sekunder, skyll med deioniseret vand, og fjern det resterende fotoresistlag ved at nedsænke i acetone i 10 minutter.
Brug acetone, isopropylalkohol og deioniseret vand til at vaske prøven efterfulgt af bagning på en kogeplade ved 75 grader Celsius i 30 minutter. Anvend derefter den anden fotolitografiproces ved hjælp af maske B til at mønstre grafenkanalerne. Sænk prøven i nikkeletchant ved 60 grader Celsius for at ætse nikkellaget i 10 sekunder.
Skyl med deioniseret vand og føntør med nitrogen. Anbring prøven i plasmaasken og fjern den eksponerede grafen ved hjælp af iltplasma. Senere skal du fjerne photoresist-laget ved at nedsænke i acetone i 10 minutter.
Vask prøven med acetone, IPA og deioniseret vand og bages på en kogeplade ved 75 grader Celsius i 30 minutter. Påfør den tredje fotolitografiproces ved hjælp af maske C til at mønstre passiveringsfotoresistlaget for at beskytte den underliggende grafen på substratet. Brug de samme procesparametre som tidligere nævnt, herunder spinning med positiv photoresist, hærdning af prøven og udvikling med photoresist-udvikler.
Senere nedsænkes prøven i nikkeletchant ved 60 grader Celsius i 10 sekunder for at fjerne det resterende nikkellag, og skyll derefter med deioniseret vand og føntørt med nitrogen. Til sidst bages prøven på en kogeplade ved 120 grader Celsius i 30 minutter. De repræsentative resultater viser den overførte CVD-grafen karakteriseret ved Raman og atomkraftmikroskopi.
G-toppen og de todimensionelle toppe af Raman-billedet giver omfattende information om eksistensen og kvaliteten af den overførte monolagsgrafen. Figuren viser EEG FET biosensor integreret med en standard sølv i sølvchlorid referenceelektrode og en polydimethyl siloxan brønd til at indeholde prøven. Endvidere viser den forstørrede visning af grafenkanalen forbindelsen til kildeelektroden til jorden, afløbet og portenektroder til kilden.
PBASE, et meget anvendt funktionaliseringsreagens til grafen, kan absorberes på grafenoverfladen gennem en pi-pi-interaktion uden at beskadige grafens elektriske egenskaber. En 5-prime aminomodificeret IgG-aptamer konjugeres med PBASE af amidbindingsforbindelserne mellem den reaktive og hydroxy-6-cinnamidester i PBASE og amingruppen på 5-prime-enden af IgG-aptameren. Bovin serum albumin inkubation blev brugt til at blokere de resterende ukonjugerede steder efter skylning af enheden med enkeltstyrke PBS Figuren viser IgG-detektionen under forskellige elektrolytbetingelser.
Grafenens kvalitet er nøglen til den bedste ydelse af denne enhed. Så under plasmaætsning skal det sikres, at plasmaet ikke skader grafenens nyttige områder. PMMA-resterne skal også rengøres helt for at få en ren grafenoverflade.
Det funktionelle udstyr viser konsistente resultater med hensyn til at detektere humant IgG-antistof, så proceduren kan bruges som reference til at bygge udstyr med andre nanomaterialer til undersøgelse af grænsefladeinteraktioner og biosensing.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
