天津大学胡文平&雷圣宾&程姗姗Anal. Chem.：有机场效应晶体管单分子水平检测生物标志物!

通讯作者：程姗姗；雷圣宾；胡文平

通讯单位：天津大学

在各种超低丰度生物分子的识别中，晶体管单分子水平检测(SiMoT)平台已经引起了相当多的关注，但复杂的标记和测试过程限制了其进一步应用。近年来，基于有机场效应晶体管(OFET)的生物传感器由于其简便的制造工艺、快速的响应时间、低样本量和广泛的检测范围，成为构建先进的无标签SiMoT平台的良好候选者。然而，大多数基于OFET的生物传感器的灵敏度在nM和pM之间，不能满足对超低丰度蛋白的检测要求。

基于此，天津大学胡文平教授、雷圣宾教授和程姗姗教授利用含羧基的柱状[5]芳烃(DMP[5]-COOH)作为信号放大器， 制备了一种基于OFET的SiMoT平台， 并将其用于高效固定抗体作为敏感探针， 构建了无标记的SiMoT平台，检测限可达4.75 aM。

图1. 基于OFET的SiMoT平台的原理图表示。步骤1:将PDBT-co-TT/DMP[5]-COOH作为电荷传输层涂覆在OTS修饰的沉积Au源极和漏极SiO2/Si衬底上，步骤2:将抗体固定为检测肿瘤生物标志物的敏感探针;第三步:抗体-抗原识别事件。

相关研究工作以“Single Molecule Level and Label-Free Determination of Multibiomarkers with an Organic Field-Effect Transistor Platform in Early Cancer Diagnosis”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。

图2. 基于OPET的SiMoT平台的电子特性。

要点1.作者以一定比例整合含羧基的柱状[5]芳烃(DMP[5]-COOH)作为信号放大器，可以利用更多的传感腔和官能团有效固定敏感探针， 制备了一种基于OFET的SiMoT平台。aM的检测限可达到单分子水平。 结果表明，DMP[5]-COOH与DMP[5]-COOH融合后，灵敏度大大提高，检出限可达到aM水平。

要点2.将基于OFET的SiMoT用不同的敏感探针划分为多个敏感区域，分别 用于多重生物标志物、α-胎蛋白、癌胚抗原和前列腺抗原的同时检测， 提高了准确性，同时保证了灵敏度。

要点3.该研究使OFET与生物医学的联系更加紧密，获得了大规模的生物活性数据，可以极大地推动传感技术进入临床诊断。此外，开发新的抗体固定方法，建立抗污染和非特异性吸附的自封闭空间，提高生物传感器的寿命，还需要充分利用基于OFET的SiMoT平台进行真实样品分析。

图3.(a)抗原与抗体反应前的KPFM特性;(b)抗原与抗体反应后的KPFM表征;(c)整合DMP[5]-COOH前固定化抗体的CLSM表征;(d)结合DMP[5]-COOH后固定化抗体的CLSM表征。

图4.(a) DMP[5]-COOH整合前CEA生物标志物检测;(b)整合DMP[5]-COOH后检测CEA生物标志物;(c) 3种生物标志物1 μg/mL同时检测;(d)同时检测3种生物标志物，1 ng/mL。为计算误差条，收集了10个测量值。

图5. 通过基于OFET的SiMoT平台同时测定三种生物标志物。

链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c00897

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