石墨烯是生物傳感應(yīng)用的優(yōu)良材料。多年來(lái)，石墨烯設(shè)備的成熟度穩(wěn)步提高，現(xiàn)已達(dá)到市場(chǎng)上可以買(mǎi)到現(xiàn)成石墨烯組件的階段，使生物傳感成為初創(chuàng)企業(yè)和研究團(tuán)體的觸手可及。
石墨烯具有多種特性，使其有利于用于生物傳感。材料本身的 2D 性質(zhì)提供了內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檎麄€(gè)材料體積都充當(dāng)傳感表面。此外，石墨烯具有出色的機(jī)械強(qiáng)度、生物相容性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、致密性和潛在的低成本。
石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (GFET) 是這種材料生物傳感應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)。GFET 依賴(lài)于成熟的載流子密度在分析物存在的情況下發(fā)生變化的技術(shù)。由于存在被檢測(cè)到的物質(zhì)，石墨烯中載流子密度的變化被記錄為通過(guò)石墨烯晶體管的電壓或電流的變化。這種傳感原理可用于檢測(cè)氣體、液體或固體材料，例如生物材料。
GFET 是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中普遍存在的經(jīng)典硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管的改進(jìn)版。在傳統(tǒng)晶體管中，硅充當(dāng)薄導(dǎo)電通道，其電導(dǎo)率可以通過(guò)施加的電壓進(jìn)行調(diào)整。GFET 以類(lèi)似的方式運(yùn)行，只是硅被石墨烯取代，石墨烯產(chǎn)生更薄因此更敏感的溝道區(qū)域。在傳感模式下，通道電導(dǎo)率在分析物存在的情況下會(huì)受到干擾。由于廣泛的電化學(xué)潛力和功能化能力，GFET 為生物分子提供了一種有吸引力的附著裝置，并且由于石墨烯的極薄和極端的表面積與體積比，即使是最小濃度的附著分子，電性能也很敏感。
因此，石墨烯生物傳感器滿足了任何傳感技術(shù)的關(guān)鍵需求，例如特異性、可重復(fù)性、穩(wěn)定性、靈敏度和線性度。
氧化石墨烯 (GO) 在生物傳感方面也有很大的應(yīng)用潛力。例如，柏林弗勞恩霍夫研究所的科學(xué)家們修改了他們的 GO 傳感器以測(cè)試 COVID-19 抗體。在此之前，同一位研究人員表明，一滴血或唾液就足以在短短 15 分鐘內(nèi)準(zhǔn)確可靠地檢測(cè)出是否感染了其他疾病。疾病檢測(cè)由一個(gè)傳感器執(zhí)行，該傳感器由放置在兩個(gè)電極之間的一片 GO 組成，用與特定生物標(biāo)志物結(jié)合的分子功能化。氧化石墨烯在生物傳感方面有著悠久的應(yīng)用歷史，包括抗體檢測(cè)、實(shí)時(shí)呼吸檢測(cè)、農(nóng)藥篩選、DNA 傳感、HS 病毒檢測(cè)等。
Graphenea 設(shè)計(jì)了一系列基于 GFET 的設(shè)備，使我們的客戶更容易進(jìn)行傳感。GFET-S產(chǎn)品系列包含近十幾種不同的設(shè)計(jì)，針對(duì)客戶可能擁有的不同應(yīng)用。這些產(chǎn)品通常包含一個(gè)微芯片，上面有許多設(shè)備，準(zhǔn)備好進(jìn)行并行傳感操作。不同產(chǎn)品中的器件具有不同的特性和幾何形狀，例如霍爾棒、2 探針 GFET 通道、封裝金屬墊以避免在使用液體時(shí)退化、3 探針、用于單獨(dú)控制芯片上每個(gè)石墨烯器件的超薄背柵，和不同的渠道維度。該產(chǎn)品系列面向希望從事基于石墨烯的傳感并希望他們可以定制的現(xiàn)成工作石墨烯設(shè)備的研究人員。例如，我們的客戶已使用 GFET-S20 檢測(cè)白細(xì)胞介素 6，這是一種越來(lái)越多地用作炎癥指標(biāo)的生物標(biāo)志物，作為從哮喘到癌癥等一系列疾病的早期預(yù)警信號(hào)。這些設(shè)備還被用作可靠、便攜、快速的 COVID-19 檢測(cè)器。基于 GFET-S20 的生物傳感器被證明優(yōu)于傳統(tǒng)的 ELISA 和最先進(jìn)的 Simoa 生物傳感器，已被證明簡(jiǎn)單、快速，具有超低檢測(cè)限 (LOD)。
通過(guò)引入來(lái)自 Graphenea Foundry 的其他產(chǎn)品，GFET 在生物傳感中的使用變得更加簡(jiǎn)單。例如，MGFET 產(chǎn)品系列是 GFET 系列的升級(jí)版，由連接到芯片載體的微芯片（裸片）上的 GFET 器件組成，所有觸點(diǎn)均采用引線鍵合。因此，客戶只需將 MGFET 插入測(cè)量板上的插座即可立即開(kāi)始工作。
如果客戶需要，他們可以獲得 Graphenea 卡，它將 MGFET 設(shè)備連接到用于信號(hào)讀出的電氣設(shè)備。該卡包含 6 個(gè) BNC 連接器和一系列開(kāi)關(guān)，允許外部訪問(wèn)石墨烯設(shè)備上的每個(gè)觸點(diǎn)。
對(duì)于基于石墨烯的生物傳感的近乎交鑰匙的解決方案，客戶可以求助于 Graphenea Cartridge S2X。墨盒與 Graphenea 卡一樣，將 GFET (S20) 設(shè)備連接到讀出電子設(shè)備，但它還包括一個(gè)帶有儲(chǔ)層的惰性外殼，客戶可以在其中直接執(zhí)行生物傳感。
與其他商用解決方案相比，GFET 生物傳感器具有優(yōu)于其他商用解決方案的優(yōu)勢(shì)、高度的傳感多功能性以及與 Graphenea 的集成解決方案相結(jié)合時(shí)的易用性，GFET 生物傳感器正在滿足許多研究人員的需求，并提高每個(gè)人對(duì)生物傳感研究的可及性。
摘自《The Graphene Council》網(wǎng)站
