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基于“智能微筛”的AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管生物传感机理及器件研究

批准号:
62074159
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
李加东
学科分类:
微纳机电器件与控制系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李加东

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
快速准确的即时检测是目前公共医疗卫生领域急需的一项技术,FET型生物传感器备有高灵敏度、可微型化等优势,在即时检测领域极具应用前景,本项目针对当前FET型生物传感器面向实际生物医学应用时需面对生理环境中的高浓度蛋白质等生物分子引起的强背景干扰等问题的挑战,提出开展具备“智能微筛”模块的高可靠性分立式AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管生物传感器研究,采用双层水凝胶结构构筑的“智能微筛”,抑制了高浓度蛋白质等强背景的干扰;采用分立式传感结构设计,解决了传统设计存在的传感器性能不稳定性等问题。通过对 “智能微筛”模块的合成及设计、分立式AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管传感机理及结构优化、生理液体环境下传感器件的微弱信号可重复提取等关键问题的研究,构建出可实现“样本进,结果出”的快速检测平台,推动AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管生物传感器在病原体快速筛查、个性化医疗等领域的应用。
英文摘要
Fast and accurate point-of-care (POC) testing is an urgently needed technology in the field of public healthcare. FET-type biosensors have advantages such as high sensitivity and miniaturization, and have great application in the POC field, yet their translation toward practical biomedical applications remains challenging, such as the high ionic strength and the high concentration of proteins and other biomolecules in physiological environment, this overwhelming background will cause significant nonspecific absorption and false-signal transduction on biosensors. This project research on the biosensing mechanism and device of the high reliability discrete AlGaN / GaN high electron mobility transistor biosensor with "smart microsieve". The "smart microsieve" constructed with a double-layered hydrogel suppresses interference from overwhelming background (the high concentration of proteins and other biomolecules in physiological environment). Adopting a discrete sensor structure design to solve the problems of performance instability in traditional design. Through the study on the key issues such as the synthesis and design of "smart microsieve" module, the sensing mechanism and structural optimization of the discrete AlGaN /GaN HEMT and the weak signal repeatability detection of sensing devices in physiological liquid environment etc. Based on this, the "sample in, result out" rapid detection platform is established. The developed high performance diagnostic system of the AlGaN / GaN High Electron Mobility Transistor with "Smart Microsieve" is expected to provide a generic platform for numerous POC applications.
当前AlGaN/GaN HEMT生物传感器的研究正从初期的验证式研究逐渐向解决实际应用中面临的关键问题研究过渡,在传感器的检测原理、灵敏度、可靠性和重复性等方面都取得了显著的进步。但目前AlGaN/GaN HEMT生物传感器仅限于在低离子强度溶液中测量,在实际生物医学应用中仍然存在巨大的挑战,这是AlGaN/GaN HEMT生物传感器走向应用面临的一个重要的阻碍,同时也是FET型生物传感器目前面临的一个共性瓶颈问题。本项目针对FET型生物传感器在面向应用时所面临的关键问题,通过分立式AlGaN/GaN HEMT生化传感器结构优化,“微筛”模块设计与制备(包括分子“微筛”、水凝胶“微筛”、滤膜微筛)以及集成“微筛”式AlGaN/GaN HEMT生物传感器研究,开发了一种高稳定性且无需任何离心和稀释即可提供快速、准确检测生物大分子的生物传感器,发表高水平论文8篇,申请发明专利3项。相关研究成果论证了集成“微筛”式AlGaN/GaN HEMT生物传感器在面向实际生理溶液检测时的有效性,同时对推动推动FET型生物传感器在病原体检测、食品安全、个性化医疗、健康监测等领域的应用具有重要意义。
痕量检测用"电子ELISA"AlGaN/GaN HEMT 生化传感器研究
高灵敏度“生物分子膜”门电极AlGaN/GaN HEMT生物传感器的研制及其传感机理研究
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