[发明专利]用于检测至少一种流体样品中的至少一种分析物的分析物检测器

说明书

提出了一种用于检测至少一种流体样品(111)中的至少一种分析物的分析物检测器(110)。所述分析物检测器(110)包括可暴露于所述流体样品(111)的至少一个多用途电极(112)。所述分析物检测器(110)还包括与所述至少一个多用途电极(112)电接触的至少一个场效应晶体管(114)。所述分析物检测器(110)还包括至少一个电化学测量装置(116)，所述电化学测量装置被配置用于使用所述多用途电极(112)执行至少一种电化学测量。

技术领域

本发明涉及用于检测至少一种流体样品中的至少一种分析物的分析物检测器和方法。本发明还涉及用于定性和/或定量确定流体中的至少一种分析物的分析物检测器的用途。例如，本发明的装置和方法可以用于诊断目的(例如，在临床或实验室分析中)或家庭监测目的。本发明的装置和方法特别可用于检测体液或其他液体中的一种或多种分析物。例如，可以提及DNA检测。然而，其他应用和用途是可行的。

背景技术

已经描述了多种多样的用于检测至少一种流体样品中的至少一种分析物的分析物检测器。配置用于以定性和/或定量方式可靠地检测化学和/或生物物种的分析物检测器可用于各种目的，诸如但不限于诊断目的、环境污染监测、食品安全评估、质量控制或制造过程。此类分析物检测器可以例如依赖于基于晶体管的测量以识别至少一种分析物。基于晶体管的分析物检测器已适于允许检测大范围的分析物，包括生物分子，诸如蛋白质、抗体、抗原、DNA、和化学物种(诸如离子物种和电解质)。

许多研究描述了基于晶体管的分析物检测器在鉴定抗原、抗体或其他蛋白质中的用途：Elnathan等人(Elnathan等人,Nano Lett.2012,12,5245-5254)描述了使用基于纳米线的场效应晶体管(FET)装置与尺寸减小的抗体片段组合在亚pM浓度范围内检测未经处理的血清和血液样品中的蛋白质。尺寸减小的抗体片段的使用允许生物识别事件在更紧密接近纳米线表面发生，落入电荷敏感的德拜屏蔽长度内。在由Gao等人(Gao等人,NanoLett.2015,15,2143-2148)发表的研究中，描述了在基于FET的纳米电子传感器上结合多孔且生物分子可渗透的层。聚合物层增加了与基于FET的传感器表面紧邻的区域中的有效屏蔽长度，并且从而能够实时检测高离子强度溶液中的生物分子。同样的研究还报道，具有另外的聚乙二醇(PEG)修饰的硅纳米线场效应晶体管可以容易地检测磷酸盐缓冲液浓度高达150mM的溶液中的前列腺特异性抗原(PSA)。Kim等人(Kim等人,Biosens Bioelectron.2009年7月15日；24(11):3372-8)提出了一种用于通过基于碳纳米管场效应晶体管(CNT-FET)的无标记蛋白质生物传感器实时检测前列腺癌标志物(PSA-ACT复合物)的简单且灵敏的方法。Tarasov等人(Tarasov等人,2D Mater.2(2015)044008)使用金涂覆的石墨烯FET来测量特定蛋白质-抗体相互作用的结合亲和力。在一项不同研究中，Tarasov等人(Tarasov等人,Biosens Bioelectron.2016年5月15日；79:669-78)采用扩展栅极场效应晶体管以使用模型病原体牛疱疹病毒-1(BHV-1)进行直接电势分析血清学诊断。为了证明作为诊断工具的传感器能力，表达BHV-1病毒蛋白gE并且固定在传感器表面上以用作BHV-1特异性抗体(抗gE)的捕获抗原。gE涂覆的免疫传感器显示出对抗gE的高度敏感性和选择性，并且显著快于典型地由中央化实验室进行的酶联免疫吸附测定(ELISA)。