石墨烯是生物傳感應(yīng)用的優(yōu)良材料。多年來，石墨烯設(shè)備的成熟度穩(wěn)步提高，現(xiàn)已達到市場上可以買到現(xiàn)成石墨烯組件的階段，使生物傳感成為初創(chuàng)企業(yè)和研究團體的觸手可及。
石墨烯具有多種特性，使其有利于用于生物傳感。材料本身的 2D 性質(zhì)提供了內(nèi)在優(yōu)勢，因為整個材料體積都充當(dāng)傳感表面。此外，石墨烯具有出色的機械強度、生物相容性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、致密性和潛在的低成本。
石墨烯場效應(yīng)晶體管 (GFET) 是這種材料生物傳感應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)。GFET 依賴于成熟的載流子密度在分析物存在的情況下發(fā)生變化的技術(shù)。由于存在被檢測到的物質(zhì)，石墨烯中載流子密度的變化被記錄為通過石墨烯晶體管的電壓或電流的變化。這種傳感原理可用于檢測氣體、液體或固體材料，例如生物材料。
GFET 是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中普遍存在的經(jīng)典硅場效應(yīng)晶體管的改進版。在傳統(tǒng)晶體管中，硅充當(dāng)薄導(dǎo)電通道，其電導(dǎo)率可以通過施加的電壓進行調(diào)整。GFET 以類似的方式運行，只是硅被石墨烯取代，石墨烯產(chǎn)生更薄因此更敏感的溝道區(qū)域。在傳感模式下，通道電導(dǎo)率在分析物存在的情況下會受到干擾。由于廣泛的電化學(xué)潛力和功能化能力，GFET 為生物分子提供了一種有吸引力的附著裝置，并且由于石墨烯的極薄和極端的表面積與體積比，即使是最小濃度的附著分子，電性能也很敏感。
因此，石墨烯生物傳感器滿足了任何傳感技術(shù)的關(guān)鍵需求，例如特異性、可重復(fù)性、穩(wěn)定性、靈敏度和線性度。
氧化石墨烯 (GO) 在生物傳感方面也有很大的應(yīng)用潛力。例如，柏林弗勞恩霍夫研究所的科學(xué)家們修改了他們的 GO 傳感器以測試 COVID-19 抗體。在此之前，同一位研究人員表明，一滴血或唾液就足以在短短 15 分鐘內(nèi)準(zhǔn)確可靠地檢測出是否感染了其他疾病。疾病檢測由一個傳感器執(zhí)行，該傳感器由放置在兩個電極之間的一片 GO 組成，用與特定生物標(biāo)志物結(jié)合的分子功能化。氧化石墨烯在生物傳感方面有著悠久的應(yīng)用歷史，包括抗體檢測、實時呼吸檢測、農(nóng)藥篩選、DNA 傳感、HS 病毒檢測等。
Graphenea 設(shè)計了一系列基于 GFET 的設(shè)備，使我們的客戶更容易進行傳感。GFET-S產(chǎn)品系列包含近十幾種不同的設(shè)計，針對客戶可能擁有的不同應(yīng)用。這些產(chǎn)品通常包含一個微芯片，上面有許多設(shè)備，準(zhǔn)備好進行并行傳感操作。不同產(chǎn)品中的器件具有不同的特性和幾何形狀，例如霍爾棒、2 探針 GFET 通道、封裝金屬墊以避免在使用液體時退化、3 探針、用于單獨控制芯片上每個石墨烯器件的超薄背柵，和不同的渠道維度。該產(chǎn)品系列面向希望從事基于石墨烯的傳感并希望他們可以定制的現(xiàn)成工作石墨烯設(shè)備的研究人員。例如，我們的客戶已使用 GFET-S20 檢測白細胞介素 6，這是一種越來越多地用作炎癥指標(biāo)的生物標(biāo)志物，作為從哮喘到癌癥等一系列疾病的早期預(yù)警信號。這些設(shè)備還被用作可靠、便攜、快速的 COVID-19 檢測器。基于 GFET-S20 的生物傳感器被證明優(yōu)于傳統(tǒng)的 ELISA 和最先進的 Simoa 生物傳感器，已被證明簡單、快速，具有超低檢測限 (LOD)。
通過引入來自 Graphenea Foundry 的其他產(chǎn)品，GFET 在生物傳感中的使用變得更加簡單。例如，MGFET 產(chǎn)品系列是 GFET 系列的升級版，由連接到芯片載體的微芯片（裸片）上的 GFET 器件組成，所有觸點均采用引線鍵合。因此，客戶只需將 MGFET 插入測量板上的插座即可立即開始工作。
如果客戶需要，他們可以獲得 Graphenea 卡，它將 MGFET 設(shè)備連接到用于信號讀出的電氣設(shè)備。該卡包含 6 個 BNC 連接器和一系列開關(guān)，允許外部訪問石墨烯設(shè)備上的每個觸點。
對于基于石墨烯的生物傳感的近乎交鑰匙的解決方案，客戶可以求助于 Graphenea Cartridge S2X。墨盒與 Graphenea 卡一樣，將 GFET (S20) 設(shè)備連接到讀出電子設(shè)備，但它還包括一個帶有儲層的惰性外殼，客戶可以在其中直接執(zhí)行生物傳感。
與其他商用解決方案相比，GFET 生物傳感器具有優(yōu)于其他商用解決方案的優(yōu)勢、高度的傳感多功能性以及與 Graphenea 的集成解決方案相結(jié)合時的易用性，GFET 生物傳感器正在滿足許多研究人員的需求，并提高每個人對生物傳感研究的可及性。
摘自《The Graphene Council》網(wǎng)站
