近日，湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院張志勇教授團(tuán)隊(duì)在碳基生物傳感平臺(tái)的構(gòu)建上取得重要研究進(jìn)展。在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials，IF=18.5）發(fā)表《用于寬范圍和高精度生物標(biāo)志物檢測(cè)的雙模式傳感芯片》“Dual-Mode Sensing Chips for Wide-Range and High-Accuracy Biomarker Detection”文章，論文第一作者為研究院2020級(jí)博士生何建平，張志勇教授、肖夢(mèng)夢(mèng)博士為文章共同通訊作者。

受新型冠狀病毒全球傳播的影響，生物醫(yī)學(xué)界需要更加精確和穩(wěn)健的生物傳感系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)前和未來(lái)的診斷以及治療需求。盡管電學(xué)生物傳感器在臨床診斷中擁有成本低、檢測(cè)速度快和無(wú)需標(biāo)記等優(yōu)點(diǎn)，單一電化學(xué)傳感器缺乏本征放大能力，在監(jiān)測(cè)痕量生物目標(biāo)和無(wú)電化學(xué)活性的分子時(shí)面臨挑戰(zhàn)，限制了其在生活當(dāng)中進(jìn)一步應(yīng)用的潛力。

該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種雙模生物傳感芯片（DMSC），集成了電化學(xué)和FET傳感器，結(jié)合兩種原理傳感器的靈敏度及特異性?xún)?yōu)勢(shì)，構(gòu)建了雙模生物傳感平臺(tái)，提高了對(duì)具有顯著濃度差異的標(biāo)志物疾病的診斷精度，能夠幫助人們更加準(zhǔn)確地評(píng)估其生理狀況。

為了對(duì)DMSC的性能進(jìn)行評(píng)估，研究人員按先電化學(xué)修飾后FET修飾的順序?qū)MSC進(jìn)行了功能化處理。DMSC平臺(tái)對(duì)干擾物展現(xiàn)出了良好的選擇性，且FET部分動(dòng)態(tài)范圍廣（106），檢測(cè)下限低（1fM），適合定性判斷。電化學(xué)部分靈敏度高，一致性好（大于98%），適合定量檢測(cè)。FET部分和電化學(xué)部分表現(xiàn)出的互補(bǔ)特性使得DMSC平臺(tái)適合對(duì)擁有多個(gè)標(biāo)志物，且這些標(biāo)志物濃度相差較大的疾病進(jìn)行檢測(cè)，能夠幫助電化學(xué)傳感器突破檢測(cè)場(chǎng)景的限制和加速FET生物傳感器的市場(chǎng)化。時(shí)分復(fù)用結(jié)果表明，電化學(xué)和FET部分可以同時(shí)獨(dú)立且互不干擾的進(jìn)行檢測(cè)，為實(shí)際生活中更加精確的自我診斷提供了令人興奮的機(jī)會(huì)。

湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院成立于2018年，由我校與北京大學(xué)合作共建，是集人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化于一體，治理結(jié)構(gòu)完善、運(yùn)行機(jī)制靈活、有別于現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的“實(shí)驗(yàn)區(qū)”。研究院團(tuán)隊(duì)由中國(guó)科學(xué)院彭練矛院士領(lǐng)銜，包括11名國(guó)家級(jí)人才、5名教授、2名副教授、12位優(yōu)秀博士、14名實(shí)驗(yàn)室工程技術(shù)人員、100余名博士及碩士研究生。圍繞碳基集成電路和新型傳感器為代表的新一代信息技術(shù)領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)在唐氏綜合癥篩查、肝癌檢測(cè)、無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)等生物傳感和甲烷、氫氣、甲醛等氣體傳感器件及其相關(guān)技術(shù)方面取得重要成果，并已研制全球首條碳基傳感芯片示范線(xiàn)，推進(jìn)相關(guān)核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202404909