研究目的
开发一种基于适配体功能化氧化锌薄膜晶体管（TFT）的超灵敏无标记生物传感器，用于检测妥布霉素，旨在监测囊性纤维化和呼吸系统疾病患者血清中的妥布霉素水平以实现精准给药，并具有潜在军事应用价值。
研究成果
适配体功能化的氧化锌薄膜晶体管成功检测到妥布霉素，其最低检测限为0.1纳摩尔，展现出对囊性纤维化和细菌感染应用的高灵敏度。研究证实了氧化锌与基于适配体的方法具有兼容性，但未来工作应着眼于拓展至非均相溶液以提高特异性，并深入理解传感过程中的变量因素。
研究不足
潜在的误差来源包括：非饱和电流-时间曲线统计平均值的可靠性、亚阈值区操作导致的噪声问题，以及高浓度目标溶液需要更长时间达到平衡。本研究采用单一目标溶液进行，限制了对异质环境中特异性和选择性的评估。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用磁控溅射沉积法制备底栅ZnO薄膜晶体管以控制薄膜特性，通过巯基锚定适配体实现妥布霉素特异性结合，并通过电学响应表征检测妥布霉素浓度。理论模型包含肖特基二极管方程、MOS电容-电压分析及Langmuir吸附等温线用于灵敏度提取。
2：样本选择与数据来源：
器件制备于4英寸p-Si晶圆（热氧化生长SiO2介质层）。妥布霉素适配体及目标物购自商业渠道（Biosearch Technologies公司、Sigma Aldrich公司），所有试剂均未纯化直接使用。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Denton Discovery 24多阴极溅射沉积平台、EVG 620掩模对准器、KLA Tencor P-15轮廓仪、Rudolph Auto EL III椭偏仪、Keithley 4200半导体特性分析系统及Cascade Microtech EPS150-A1J探针台。材料包含ZnO、钨(W)、APDMES硅烷、Sulfo-MBS交联剂、妥布霉素适配体、妥布霉素目标物、TRIS缓冲液及多种溶剂。
4：实验流程与操作步骤：
包括ZnO与W的溅射沉积、湿法刻蚀电极图案化、器件清洗、APDMES硅烷化处理、Sulfo-MBS交联、适配体功能化，以及在1nM/10nM/100nM妥布霉素溶液暴露前后的电学特性测试。测量在环境光下进行，采用栅压扫描与恒定漏压模式。
5：数据分析方法：
运用肖特基二极管参数、MOS CV/GV测量、从转移曲线提取迁移率与阈值电压、拟合吸附等温线获取检测限。对电流响应进行时间维度的统计平均处理。
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获取完整内容-
Semiconductor Characterization System
4200
Keithley
Used for electrical characterization of the transistors, including Schottky, MOS, and MOSFET measurements.
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Cross Linker
Sulfo-MBS
ThermoFisher Scientific
Heterobifunctional cross linker used to attach the aptamer to the silanized surface.
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Sputter Deposition Platform
Discovery 24 Multi-Cathode
Denton
Used for depositing ZnO and tungsten thin films via RF magnetron and DC sputter deposition at room temperature.
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Mask Aligner
EVG 620
EVG
Used for patterning the tungsten layer with an etch mask during device fabrication.
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Profilometer
P-15
KLA Tencor
Used for thickness characterization of deposited films, measuring step heights.
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Ellipsometer
Auto EL III
Rudolph
Used for thickness characterization of deposited films.
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Probe Station
EPS150-A1J
Cascade Microtech
Used in conjunction with the Keithley system for probing and measuring the electrical properties of the devices.
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Silane Coupling Agent
APDMES
Gelest, Inc
Used for amine-terminated silanization of the ZnO surface to facilitate aptamer functionalization.
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Aptamer
Thiolated tobramycin aptamer
Biosearch Technologies, Inc.
Oligonucleotide used for specific binding to tobramycin, functionalized on the ZnO surface.
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Tobramycin Target
Sigma Aldrich
Target molecule for detection, used in solutions at various concentrations.
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TFW Etchant
Transene Company, Inc.
Used for wet etching of the tungsten layer during device fabrication.
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