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 顾文 张霞 蒋浩 FENG Xiaoqian;GU Wen;ZHANG Xia;JIANG Hao

作者机构：上海工程技术大学材料工程学院上海201620 

基　　金：国家自然科学基金(11704242 11705115) 上海市高校青年教师培养资助计划(ZZGCD16020)~~ 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2019年第33卷第7期

页      码：1243-1250页

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。

主 题 词：生物传感器 有机薄膜晶体管 有机电化学晶体管 灵敏度 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11896/cldb.18010190

馆 藏 号：203607330...