一个多功能CMOS生物传感器阵列,带有芯片上的DEP辅助传感器,用于快速检测低度分析物和没有外部电极的闭环粒子操纵

科学领域:

• 生物电子学 生物电子学
• 纳米技术纳米技术
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 目前的生物传感方法在速度和灵敏度方面存在局限性,特别是在低度分析剂方面.
• 操作辅助技术可以提高分析物捕获和检测效率.
• 集成的CMOS平台提供小型化和高密度传感能力.

研究的目的:

• 开发一个完全集成的多功能CMOS生物传感器阵列芯片.
• 为了利用压电泳 (DEP) 提高分析物操纵和传感.
• 为了证明低度分析物的快速,无标签的检测和粒子操纵.

主要方法:

• 使用130纳米BiCMOS工艺设计和制造4096电极CMOS生物传感器芯片.
• 在芯片上重新配置工作电极 (WE) 用于DEP启动,电化学电位器,光学影像成像和阻抗传感.
• 对于DEP操作的理论分析和有限元法 (FEM) 模拟.
• 使用大肠杆菌和微粒的生物测试测量.

主要成果:

• 通过使用芯片上的DEP来克服扩散极限,证明了低度分析物的快速检测.
• 通过DEP和光二极管阵列实现了大型粒子 (微粒) 的同时操纵和检测.
• 验证了多功能功能,包括电化学电位器和复杂阻抗传感器.
• 展示了无标签检测和闭环操纵以及颗粒和滴滴的感应.

结论:

• 经DEP辅助的多功能CMOS生物传感器为快速,敏感的分析物检测提供了显著的优势.
• 在芯片上的DEP激活简化了设计,并通过减少扩散限制来提高传感性能.
• 集成的平台可以在粒子操纵,滴滴传感和生物测试中实现多功能应用.