基于Ti掺杂MoTex薄膜扩展栅场效应晶体管生物传感器实现心力衰竭标志物BNP/NT-proBNP的无标记快速检测

本推荐语：本研究首次采用射频溅射技术在柔性聚酰亚胺（PI）基底上制备Ti掺杂MoTex薄膜，成功构建扩展栅场效应晶体管（EGFET）生物传感器。该传感器在pH检测中表现出59.02 mV/pH的近能斯特响应，并展现出卓越的长期稳定性（180天后保持58.9 mV/pH）和机械柔韧性（500次弯曲无衰减）。通过APTES修饰和EDC/NHS交联固定抗体，实现了对心力衰竭关键标志物BNP和NT-proBNP的宽动态范围（10?2–105 pg/mL）高灵敏检测，临床血清样本检测结果与ELISA高度一致，为心衰早期诊断提供了突破性解决方案。

　　

Highlight

材料与试剂

本研究使用的所有试剂和化学品均为分析纯级别，无需进一步纯化即可使用。主要材料包括APTES（99%）、EDC、NHS（98%）和2-（N-吗啉代）乙磺酸（MES），均购自Sigma-Aldrich。来自同一供应商的其他试剂包括磷酸盐缓冲盐水（PBS，1×，pH 7.4）、牛血清白蛋白（BSA）以及用于选择性分析的各种干扰生物分子，如白细胞介素-6（IL-6）、C反应蛋白等。

四种不同Ti等离子体功率下Ti掺杂MoTe_x薄膜的结构特性

为研究Ti掺杂MoTe_x薄膜的晶体结构，在2θ范围20-60°内进行了X射线衍射（XRD）分析。图2显示了来自Ti掺杂MoTe_x薄膜（采用不同Ti等离子体功率）和底层PI基底的信号谱图。在～26°处的强峰和～22°处的弱峰归因于非晶PI基底[31]。值得注意的是，未观察到对应于MoTe₂、MoO₃或TeO₂的明显峰，表明Ti掺杂MoTe_x薄膜具有非晶结构特征。

结论

本研究探讨了在柔性PI基底上沉积的Ti掺杂MoTe_x薄膜用于EGFET pH传感器的结构特性和传感性能。通过XRD、AFM和XPS对四种不同Ti等离子体功率条件下制备的薄膜进行了结构构型、表面形貌和组成评估。在20 W Ti等离子体功率下沉积的薄膜表现出最佳性能，灵敏度达59.02 mV/pH，滞后极小（～0.3 mV），漂移仅为0.25 mV/h。经过180天后，该传感器仍保持～58.9 mV/pH的近能斯特响应，证实了其卓越的长期稳定性。此外，它经受住了500次弯曲循环而性能不衰减，凸显了其机械鲁棒性。在生物传感应用中，采用APTES对Ti掺杂MoTe_x薄膜进行修饰，并通过EDC/NHS交联固定BNP或NT-proBNP抗体。所得生物传感器在宽动态范围（10^?2–10⁵ pg/mL）内对BNP和NT-proBNP表现出高灵敏度。患者血清样本的测量结果与酶联免疫吸附测定（ELISA）结果高度一致，证明了其临床可靠性。