Biossensor baseado em transistor de efeito de campo

Em um BioFET típico, uma camada eletricamente e quimicamente isolante (por exemplo, sílica) separa a solução de analito do dispositivo semicondutor.[1]

Um biossensor baseado em transistor de efeito de campo, também conhecido como transistor de biosensor de efeito de campo (Bio-FET[2]), biosensor de efeito de campo (FEB),[3] ou biossensor MOSFET,[4] é um transistor de efeito campo (baseado na estrutura MOSFET)[4] que é bloqueado por alterações no potencial de superfície induzido pela ligação de moléculas. Quando moléculas carregadas, como biomoléculas, se ligam à porta FET, que geralmente é um material dielétrico, elas podem alterar a distribuição de carga do material semicondutor subjacente, resultando em uma alteração na condutância do canal FET.[5][6]

Mecanismo de operação

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Os biossensores MOSFET acoplam um dispositivo transistor com uma camada bio-sensível que pode detectar especificamente biomoléculas, como ácidos nucléicos e proteínas.[1]

Fabricação de Bio-FET

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A fabricação do sistema Bio-FET consiste em várias etapas, como a seguir:

  • Localizando um substrato adequado para servir como um local FET e formando um FET no substrato,
  • Expondo um local ativo do FET a partir do substrato,
  • Fornecendo uma camada de filme sensor no local ativo do FET,
  • Fornecendo um receptor na camada de filme sensor para ser usado na detecção de íons,
  • Removendo uma camada de semicondutor e afinando uma camada dielétrica,
  • Gravando a porção restante da camada dielétrica para expor um local ativo do FET,
  • Removendo o fotorresistente e depositando uma camada de filme sensor seguida pela formação de um padrão fotorresistente no filme sensor,
  • Gravando a parte desprotegida da camada de filme sensor e removendo a fotorrese.[7]

Referências

  1. ↑ a b Schöning, Michael J.; Poghossian, Arshak (2002). «Recent advances in biologically sensitive field-effect transistors (BioFETs)» (PDF). The Analyst. 127 (9): 1137–1151. ISSN 0003-2654. doi:10.1039/B204444G 
  2. ↑ Maddalena, Francesco; Kuiper, Marjon J.; Poolman, Bert; Brouwer, Frank; Hummelen, Jan C.; de Leeuw, Dago M.; De Boer, Bert; Blom, Paul W. M. (2010). «Organic field-effect transistor-based biosensors functionalized with protein receptors» (PDF). Journal of Applied Physics. 108 (12). 124501 páginas. ISSN 0021-8979. doi:10.1063/1.3518681 
  3. ↑ Goldsmith, Brett R.; Locascio, Lauren; Gao, Yingning; Lerner, Mitchell; Walker, Amy; Lerner, Jeremy; Kyaw, Jayla; Shue, Angela; Afsahi, Savannah; Pan, Deng; Nokes, Jolie; Barron, Francie (2019). «Digital Biosensing by Foundry-Fabricated Graphene Sensors». Scientific Reports. 9 (1). 434 páginas. ISSN 2045-2322. PMC 6342992Acessível livremente. PMID 30670783. doi:10.1038/s41598-019-38700-w 
  4. ↑ a b Bergveld, Piet (outubro de 1985). «The impact of MOSFET-based sensors» (PDF). Sensors and Actuators. 8 (2): 109–127. ISSN 0250-6874. doi:10.1016/0250-6874(85)87009-8 
  5. ↑ Brand, U.; Brandes, L.; Koch, V.; Kullik, T.; Reinhardt, B.; Rüther, F.; Scheper, T.; Schügerl, K.; Wang, S.; Wu, X.; Ferretti, R.; Prasad, S.; Wilhelm, D. (1991). «Monitoring and control of biotechnological production processes by Bio-FET-FIA-sensors». Applied Microbiology and Biotechnology. 36 (2): 167–172. ISSN 0175-7598. PMID 1368106. doi:10.1007/BF00164414 
  6. ↑ Lin, M. C.; Chu, C. J.; Tsai, L. C.; Lin, H. Y.; Wu, C. S.; Wu, Y. P.; Wu, Y. N.; Shieh, D. B.; Su, Y. W. (2007). «Control and Detection of Organosilane Polarization on Nanowire Field-Effect Transistors». Nano Letters (em inglês). 7 (12): 3656–3661. CiteSeerX 10.1.1.575.5601Acessível livremente. doi:10.1021/nl0719170 
  7. ↑ Yuji Miyahara, Toshiya Sakata, Akira Matsumoto: Microbio genetic analysis based on Field Effect Transistors, Principles of Bacterial Detection: Biosensors, Recognition Receptors and Microsystems.
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