전계효과 트랜지스터 바이오센서, 의료·식품·환경 전반 고감도 실시간 검출 실현

실시간으로 관심 대상을 모니터링하는 분석 장치인 민감하고 선택적인 전자 바이오센서 수요가 다양한 애플리케이션에서 증가하고 있습니다. 임상 현장 내 의료, 신약 발견, 식품 안전 및 품질 관리, 환경 모니터링에 이상적입니다.

전자 바이오센서는 단순함, 짧은 분석 시간, 낮은 제작 비용, 최소한의 샘플 준비, 비전문가가 현장에서 사용할 잠재력 등으로 매력적입니다.

자유 볼차노-볼차노 대학과 ETH 취리히 연구자들은 전해질 게이트 탄소나노튜브 전계효과 트랜지스터(EG-CNTFET) 바이오센서의 과학적 발전을 검토했습니다. 이 장치들은 우수한 전자적 특성과 고유한 신호 증폭이 특징이며, 다양한 생체분자를 고감도로 검출할 수 있습니다.

바이오센서의 주요 구성 요소 중 하나는 생체인식 요소입니다. 효소, 항체, 압타머, 이온 선택성 막 등이 있으며, 관심 분석물(측정되고 식별되는 화학 물질)을 선택적으로 인식합니다. 생체변환 장치는 생체인식 요소와 분석물 간 상호작용을 측정 가능한 전기 신호로 변환합니다.

"생체변환 요소로 전계효과 트랜지스터를 사용하는 바이오센서는 여러 분석물에 대해 피코몰러 농도까지 높은 감도를 이미 입증했기 때문에 바이오센싱 애플리케이션에 가장 유망한 장치 중 하나입니다."라고 자유 볼차노-볼차노 대학의 Mattia Petrelli는 말했습니다. "FET 기반 바이오센서에 사용할 수 있는 모든 가능한 물질 중 반도체 탄소나노튜브가 흥미로운데, 유리한 전기적 및 화학적 특성을 가지기 때문입니다."

이 바이오센서들을 다른 생체인식 요소로 구성함으로써 "생체분자, 암 바이오마커, 박테리아, 이온 등 다양한 분석물을 선택적으로 검출할 수 있습니다."라고 Petrelli는 말했습니다. "이 바이오센서들의 실제 응용 잠재력을 입증하는 보고서가 있지만, 상용화 전에 극복해야 할 과제들이 있습니다."

EG-CNTFET 기반 바이오센서는 현재 한 번에 하나의 분석물만 검출할 수 있습니다. 혈액, 땀, 타액 같은 복잡한 매질 내 다른 인터페이스들도 특정 신호 검출을 어렵게 만듭니다.

"이것이 이 바이오센서들의 실제 생활 적용성을 제한합니다."라고 Petrelli는 말했습니다. "장치의 선택성은 복잡한 검출 환경에서 특히 모든 가능한 간섭 물질에 대해 신중하게 평가되어야 합니다. 이러한 과제들이 해결되면 가까운 미래에 다양한 애플리케이션에 이 바이오센서들이 구현될 것을 예상할 수 있습니다."