سنجش آنزیمی به وسیله ترانزیستور الکتروشیمیایی
از زمان توسعه ترانزیستورهای الکتروشیمیایی (OECTs) در دهه 1980، توجه زیادی را در کاربردهای زیست‌محیطی به خود جلب کرده است. همراه با گسترش تکنولوژی نیمه‌هادی آلی، این دستگاه‌ها ازنظر مراقبتی و تشخیص‌های گسترده پزشکی خانگی موجود، قابلیت حرکت به سمت مراقبت‌های بهداشتی را دارند. متأسفانه مکانیسم کارکرد آن‌ها به‌خوبی شناخته نشده است، و این مانع توسعه بیشتر این تکنولوژی حیاتی می‌شود. در این مقاله سنسور گلوکز بر پایه OECT ها و آنزیم اکسایش-کاهش اکسیداز گلوکز مورد بررسی قرار گرفتند. یک منحنی کلی توصیف‌کننده عملکرد دستگاه در مقیاسی مناسب از مشخصات انتقال در غلظت‌های مختلف گلوکز، نشان داده شده است. نتایج، فیزیک اصولی دستگاه و ایجاد ارتباطی میان پاسخ سنسور و غلظت ماده تجزیه شونده (آنالیت ) را بیان می‌کند. این درک بهبودیافته راهی برای بهینه‌سازی نسبی سنسور آنزیمی بر پایه ترانزیستور الکتروشیمیایی آلی را هموار می‌سازد.
1. مقدمه
حوزه الکترونیک آلی در میانه توسعه عظیم با نیمه‌هادی‌های آلی در کاربرد دستگاه‌های الکترونیکی و نوری مانند لامپ دیودی، سلول فوتوولتائیک، و ترانزیستور فیلم نازک، در نظر گرفته می‌شود.1 مزیت‌های کلیدی این مواد شامل قابلیت تنظیم خواص الکترونیکی آن‌ها با ترکیب شیمیایی و سازگاری با روش ساخت نورد است، که می‌تواند تولیدی فوق‌العاده کم‌هزینه باشد. تمرکز کنونی در این حوزه استفاده از دستگاه‌های پایه آلی به‌عنوان مبدل در سنسورهای زیستی و شیمیایی است.2-6 به‌طور خاص، ترانزیستورهای فیلم نازک آلی (OTFTs) به دلیل بازخوانی الکتریکی ساده آن‌ها، تقویت ذاتی سیگنال، کوچک‌سازی مستقیم، و ترکیب ساده آن‌ها با آرایه‌ها و مدارها در کاربردهای سنسوری موردتوجه قرار گرفتند. تا امروز، OTFT ها به‌منظور سنجش تغییر شکل و فشار مکانیکی، رطوبت و بخار آلی، PH و غلظت یونی، و انواع آنالیت های زیستی مربوطه استفاده شدند.2-7
4. نتیجه‌گیری
رفتار سنسورهای آنزیمی OECT پایه بررسی شد. PEDOT:PSS به‌عنوان پلیمر رسانا استفاده شد، و اکسیداز گلوکزی آنزیم اکسایش کاهش به‌منظور تشخیص گلوکز به الکترولیت OECT اعمال شد. مقیاس بندی مناسب مشخصات انتقال ترانزیستور در غلظت‌های گلوکز مختلف، یک منحنی کلی از جریان منبع-تخلیه برحسب ولتاژ ورودی مؤثر می‌دهد. این مشاهده به تفهیم فیزیک سنسورهای آنزیمی OECT پایه کمک کرد. یک ولتاژ ورودی مؤثر برای احتساب توزیع القایی به پتانسیل در الکترود ورودی استفاده شد. ارتباطی میان جریان منبع-تخلیه و غلظت آنالیت ایجاد شد و منجر به سازگاری عالی با داده‌های آزمایشگاهی شد. این درک بهبودیافته راه را برای بهینه‌سازی نسبی سنسورهای آنزیمی OECT پایه هموار می‌سازد.
Since their development in the 1980’s organic electrochemical transistors (OECTs) have attracted a great deal of interest for biosensor applications. Coupled with the current proliferation of organic semiconductor technologies, these devices have the potential to revolutionize healthcare by making point-of-care and home-based medical diagnostics widely available. Unfortunately, their mechanism of operation is poorly understood, and this hinders further development of this important technology. In this paper glucose sensors based on OECTs and the redox enzyme glucose oxidase are investigated. Through appropriate scaling of the transfer characteristics at various glucose concentrations, a universal curve describing device operation is shown to exist. This result elucidates the underlying device physics and establishes a connection between sensor response and analyte concentration. This improved understanding paves the way for rational optimization of enzymatic sensors based on organic electrochemical transistors.
1. Introduction
The field of organic electronics is in the midst of tremendous development, with organic semiconductors being considered for applications in electronic and optoelectronic devices, including light emitting diodes, photovoltaic cells, and thinfilm transistors.1 Key advantages of these materials include tunability of their electronic properties via chemical synthesis and compatibility with roll-to-roll fabrication, which can yield ultra-low cost manufacturing. An emerging focus in the field involves the use of organic-based devices as transducers in chemical and biological sensors.2–6 In particular, organic thinfilm transistors (OTFTs) are attracting a great deal of interest for sensor applications due to their simple electrical readout, inherent signal amplification, straightforward miniaturization, and facile incorporation into arrays and circuits. To date, OTFTs have been used to sense mechanical deformation and pressure, humidity and organic vapors, pH and ion concentrations, and a variety of biologically relevant analytes.2–7
4. Conclusions
The behavior of OECT-based enzymatic sensors was investigated. PEDOT:PSS was used as the conducting polymer, and the redox enzyme glucose oxidase was introduced to the electrolyte of the OECT in order to detect glucose. Appropriate scaling of the transistor transfer characteristics at various glucose concentrations yielded a universal curve of the source–drain current versus effective gate voltage. This observation helped elucidate the physics of OECT-based enzymatic sensors. An effective gate voltage was used to account for Faradaic contributions to the potential at the gate electrode. A connection between source–drain current and analyte concentration was developed and resulted in an excellent fit to experimental data. This improved understanding paves the way for rational optimization of OECT-based enzymatic sensors.
1. مقدمه
2. مواد و روش
3. نتایج و بحث
4. نتیجه‌گیری
1. Introduction
2. Materials and methods
3. Results and discussion
4. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه