Aptamer-field-effect transistors overcome Debye length limitations for small-molecule sensing.
Aptamer-field-effect transistors overcome Debye length limitations for small-molecule sensing.
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DOI：
10.1126/science.aao6750
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发表时间：
2018-10-19
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Andrews AM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nakatsuka N;Yang KA;Abendroth JM;Cheung KM;Xu X;Yang H;Zhao C;Zhu B;Rim YS;Yang Y;Weiss PS;Stojanović MN;Andrews AM
用带有配体特异性受体的场效应晶体管检测分析物从根本上受到双电层产生的屏蔽的限制（“德拜长度”限制）。我们在生理高离子强度条件下检测小分子，通过修改印刷的双金属氧化物场效应晶体管阵列，选择脱氧核糖核苷酸适体以自适应地结合其目标。靶诱导的带负电荷的适体磷酸二酯骨架在接近半导体通道门控电导在生理缓冲液中的构象变化，导致高度灵敏的检测。感测带电和电中性的目标（5-羟色胺，多巴胺，葡萄糖，和鞘氨醇-1-磷酸），使特异性分离的适配体茎环受体。携带适配体茎环受体的场效应晶体管被设计为在接近半导体表面的构象上是柔性的，其在生理条件下克服德拜长度限制检测小分子靶标。
Detection of analytes with field-effect transistors bearing ligand-specific receptors is fundamentally limited by the shielding created by the electrical double layer (the “Debye length” limitation). We detected small molecules under physiological high ionic-strength conditions by modifying printed ultrathin metal-oxide field-effect transistor arrays with deoxyribonucleotide aptamers selected to bind their targets adaptively. Target-induced conformational changes of negatively charged aptamer phosphodiester backbones in close proximity to semiconductor channels gated conductance in physiological buffers, resulting in highly sensitive detection. Sensing of charged and electroneutral targets (serotonin, dopamine, glucose, and sphinghosine-1-phosphate) was enabled by specifically isolated aptameric stem-loop receptors. Field-effect transistors bearing aptameric stem-loop receptors designed to be conformationally flexible close to semiconductor surfaces detect small-molecule targets under physiological conditions overcoming Debye length limitations.
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