چالش‌ها و فرصت‌ها در مسیر تجاری‌سازی نانوزیست‌حسگرهای مبتنی بر FET

پژوهشگران سوئیسی در یک مقاله مروری به بررسی زیست‌حسگرهای مبتنی بر FET حاوی نانولوله‌های کربنی پرداختند و چالش‌ها و فرصت‌های موجود در مسیر تجاری‌سازی این فناوری را بررسی کردند.

کد خبر: ۹۸۶۰۰۸

دوشنبه - ۰۶ دی ۱۴۰۰ / December 27, 2021

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تقاضا برای حسگر‌های زیستی الکترونیکی حساس و انتخابی برای طیف گسترده‌ای از کاربرد‌ها در حال رشد است، دستگاه‌های تحلیلی که هدف مورد نظر را در زمان واقعی پایش می‌کنند. این دستگاه‌ها برای مراقبت‌های بهداشتی در محیط‌های بالینی، کشف دارو، کنترل ایمنی و کیفیت مواد غذایی و نظارت بر محیط زیست ایده‌آل هستند. حسگر‌های زیستی الکترونیکی به‌دلیل سادگی، زمان تجزیه و تحلیل کوتاه، هزینه ساخت پایین، حداقل آماده‌سازی مورد نیاز برای نمونه و پتانسیل استفاده در نواحی مختلف توسط پرسنل آموزش‌دیده جذاب هستند.

به تازگی محققان ETH زوریخ به بررسی پیشرفت‌های علمی در حوزه ترانزیستور اثر میدان حاوی نانولوله کربنی پرداخته‌اند. در مقاله‌ای مروری که در نشریه Applied Physics Reviews به چاپ رسیده است، آن‌ها زیست‌حسگر‌های ترانزیستوری اثرمیدان حاوی نانولوله‌کربنی دروازه‌-الکترولیت را مورد مطالعه قرار داده‌اند.

این دستگاه‌ها با ویژگی‌های الکترونیکی برتر و تقویت سیگنال ذاتی شناخته می‌شوند و قادر به تشخیص طیف وسیعی از مولکول‌های زیستی با حساسیت بالا هستند.

حسگر‌های زیستی مبتنی بر ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی دارای دروازه الکترولیت برای بسیاری از کاربرد‌ها امیدوار‌کننده هستند.

یکی از اجزای اصلی یک حسگر زیستی عنصر شناسایی زیستی آن است، مانند آنزیم‌ها، آنتی‌بادی‌ها، آپتامر‌ها یا غشا‌های انتخابی یونی که به طور انتخابی آنالیت (ماده‌ای که مواد شیمیایی آن اندازه‌گیری و شناسایی می‌شوند) را تشخیص می‌دهند. دستگاه‌های انتقال زیستی، تعامل بین عنصر شناسایی زیستی و آنالیت را به یک سیگنال قابل اندازه‌گیری، مانند سیگنال الکتریکی، تبدیل می‌کنند.

ماتیا پتریلی از محققان این پروژه گفت: «حسگر‌های زیستی که از (ترانزیستور‌های اثر میدان) به‌عنوان عناصر انتقال زیستی استفاده می‌کنند، یکی از امیدوارکننده‌ترین دستگاه‌ها برای کاربرد‌های حسگری زیستی هستند، زیرا قبلاً حساسیت بالایی نسبت به چندین آنالیت تا غلظت پیکومولار نشان داده‌اند. در میان تمام مواد احتمالی که می‌توان برای حسگر‌های زیستی مبتنی بر FET استفاده کرد، نانولوله‌های کربنی نیمه‌رسانا جالب هستند، زیرا خواص الکتریکی و شیمیایی مطلوبی دارند.»

پتریلی گفت: «با سازماندهی این حسگر‌های زیستی با عناصر شناسایی زیستی مختلف، می‌توان به تشخیص انتخابی آنالیت‌های مختلف، مانند مولکول‌های زیستی، نشانگر‌های زیستی سرطان، باکتری‌ها و یون‌ها دست یافت. علی‌رغم گزارش‌هایی که تبدیل بالقوه این حسگر‌های زیستی را به کاربرد‌های دنیای واقعی نشان می‌دهند، قبل از اینکه به صورت تجاری در دسترس باشند، باید بر چالش‌هایی نیز غلبه کرد.»

حسگر‌های زیستی مبتنی بر EG-CNTFET در حال حاضر قادر به تشخیص تنها یک آنالیت در هر زمان هستند. محلول‌های پیچیده‌ای مانند خون، عرق، یا بزاق برای کار با آن‌ها نیاز است که این موضوع تشخیص سیگنال‌های خاص را چالش برانگیز می‌کند.

پتریلی گفت: «این امر استفاده از این حسگر‌های زیستی را برای کاربرد‌های واقعی محدود می‌کند. انتخاب پذیری دستگاه باید به دقت در برابر همه عوامل مزاحم احتمالی، به ویژه در محیط‌های تشخیص پیچیده ارزیابی شود. هنگامی که این چالش‌ها برطرف شد، می‌توانیم تصور کنیم که این حسگر‌های زیستی برای کاربرد‌های مختلف در آینده نزدیک اجرا شوند.»