摘要:
生物傳感器是一門由生物、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)、電子技術(shù)等多種學(xué)科互相滲透成長(zhǎng)起來的高新技術(shù),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域如食品、制藥、化工、臨床檢驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面有著重要應(yīng)用.生物傳感器選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低,可在復(fù)雜的體系中進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測(cè),特別是具有高度自動(dòng)化、微型化與集成化的特點(diǎn),其在近幾十年獲得了蓬勃而迅速的發(fā)展.在生物傳感器領(lǐng)域,有機(jī)電子器件具有廣闊的應(yīng)用前景,特別是在低成本、一次性、便攜、柔性彎曲等方面,有機(jī)電子器件顯示出無可比擬的優(yōu)勢(shì).在有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域,引起廣泛關(guān)注和研究的包括有機(jī)薄膜晶體管(Organic thin film transistors,OTFTs)生物傳感器和有機(jī)電化學(xué)晶體管(Organic electrochemical transistors,OECTs)生物傳感器兩種技術(shù).其中,OTFTs生物傳感器采用全固態(tài)薄膜制備,由于其制備工藝簡(jiǎn)單且可與傳統(tǒng)半導(dǎo)體加工工藝相兼容,因而方便集成.此外,OTFTs生物傳感器的檢測(cè)單元多樣化,不僅限于有機(jī)半導(dǎo)體層,其柵極和源漏電極都可用作生物檢測(cè).目前,在該生物傳感器中已成功應(yīng)用的高性能有源層材料有并五苯(Pentacene)、聚(3?己基噻吩)(P3HT)和聚苯胺(PANI)等.研究工作包括DNA表面固定方法改進(jìn)、傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與靈敏度優(yōu)化、新型擴(kuò)展柵極結(jié)構(gòu)等.由于大多數(shù)檢測(cè)在非溶液體系中進(jìn)行,其檢測(cè)的便捷性和靈敏度受到了一定限制.為了解決溶液體系下的檢測(cè)問題,OECTs生物傳感器被提出.該傳感器不僅具有工作電壓低(一般小于1 V)、電化學(xué)活性強(qiáng)以及可在溶液環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn),而且其溝道與柵極的距離可按需調(diào)節(jié).OECTs生物傳感器的出現(xiàn)為發(fā)展高靈敏、高特異性的生物分析檢驗(yàn)方法注入了活力.目前,OECTs生物傳感器已成功應(yīng)用于脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)、抗原和細(xì)菌等物質(zhì)的檢測(cè).雖然微流控系統(tǒng)的OECT傳感器陣列也已成功檢測(cè)葡萄糖和乳酸,但考慮到其實(shí)際制備過程以及檢測(cè)環(huán)境,OECTs傳感器在集成方面的發(fā)展較為困難.本文歸納了基于OTFTs和OECTs兩種類型生物傳感器技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀.根據(jù)檢測(cè)物質(zhì)分類,本文對(duì)兩種生物傳感器在葡萄糖、DNA、抗體抗原、細(xì)胞、多巴胺等生物檢測(cè)應(yīng)用中進(jìn)行了詳細(xì)描述,介紹了其傳感機(jī)制和檢測(cè)能力.預(yù)計(jì)隨著有機(jī)電子技術(shù)的發(fā)展,有機(jī)晶體管將會(huì)在生物檢測(cè)方面發(fā)揮更為重要的作用.