基于有机薄膜晶体管与有机电化学晶体管的生物传感器研究进展

• 作者: 冯晓倩 张霞 蒋浩 顾文
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 生物传感器 有机薄膜晶体管 有机电化学晶体管 灵敏度
• 年，卷（期）: 2019,（7）
• 所属期刊栏目: 高分子与聚合物基复合材料
• 页码范围: 1243-1250
• 页数: 8页
• 分类号: TP212
• 字数: 7121字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.18010190

摘要

生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术,在国民经济的各个领域如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有着重要应用.生物传感器选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低,可在复杂的体系中进行在线连续监测,特别是具有高度自动化、微型化与集成化的特点,其在近几十年获得了蓬勃而迅速的发展.在生物传感器领域,有机电子器件具有广阔的应用前景,特别是在低成本、一次性、便携、柔性弯曲等方面,有机电子器件显示出无可比拟的优势.在有机电子学领域,引起广泛关注和研究的包括有机薄膜晶体管(Organic thin film transistors,OTFTs)生物传感器和有机电化学晶体管(Organic electrochemical transistors,OECTs)生物传感器两种技术.其中,OTFTs生物传感器采用全固态薄膜制备,由于其制备工艺简单且可与传统半导体加工工艺相兼容,因而方便集成.此外,OTFTs生物传感器的检测单元多样化,不仅限于有机半导体层,其栅极和源漏电极都可用作生物检测.目前,在该生物传感器中已成功应用的高性能有源层材料有并五苯(Pentacene)、聚(3?己基噻吩)(P3HT)和聚苯胺(PANI)等.研究工作包括DNA表面固定方法改进、传感器结构设计与灵敏度优化、新型扩展栅极结构等.由于大多数检测在非溶液体系中进行,其检测的便捷性和灵敏度受到了一定限制.为了解决溶液体系下的检测问题,OECTs生物传感器被提出.该传感器不仅具有工作电压低(一般小于1 V)、电化学活性强以及可在溶液环境下工作等优点,而且其沟道与栅极的距离可按需调节.OECTs生物传感器的出现为发展高灵敏、高特异性的生物分析检验方法注入了活力.目前,OECTs生物传感器已成功应用于脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)、抗原和细菌等物质的检测.虽然微流控系统的OECT传感器阵列也已成功检测葡萄糖和乳酸,但考虑到其实际制备过程以及检测环境,OECTs传感器在集成方面的发展较为困难.本文归纳了基于OTFTs和OECTs两种类型生物传感器技术及其发展现状.根据检测物质分类,本文对两种生物传感器在葡萄糖、DNA、抗体抗原、细胞、多巴胺等生物检测应用中进行了详细描述,介绍了其传感机制和检测能力.预计随着有机电子技术的发展,有机晶体管将会在生物检测方面发挥更为重要的作用.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张霞	上海工程技术大学材料工程学院	19	27	3.0	4.0
2	蒋浩	上海工程技术大学材料工程学院	5	4	1.0	2.0
3	冯晓倩	上海工程技术大学材料工程学院	1	0	0.0	0.0
4	顾文	上海工程技术大学材料工程学院	6	12	2.0	3.0