经纳米工程处理的ZnO@Nafion改性无标签ISFET免疫传感器，用于超灵敏检测TNF-α

《Scientific Reports》：Nanoengineered ZnO@Nafion-modified label-free ISFETs immunosensor for ultrasensitive detection of TNF-α

　　

摘要

肿瘤坏死因子α（TNF-α）是一种重要的促炎细胞因子，参与免疫调节以及多种疾病的发病机制。在本研究中，研究人员采用了基于p型硅/二氧化硅/ZnO纳米棒晶片（p型Si/SiO₂/ZnO）以及Si/SiO₂/ZnO@Nafion基底的离子敏感场效应晶体管（ISFET）装置来检测TNF-α。与以往主要致力于实现低检测限的ISFET TNF-α传感器不同，本研究在相同的免疫分析条件下，对同一p型Si/SiO₂ ISFET平台上的未涂层ZnO纳米棒和经Nafion涂层的ZnO电极进行了对比测试。这一研究揭示了灵敏度与操作稳定性之间的权衡关系，结果表明Nafion涂层提升了传感器的稳定性、重复性以及抗污染能力。未涂层ZnO电极的检测限更低，为0.509 pg/mL；而ZnO@Nafion结构的稳定性显著更高，在21天内的信号变化率为7.46%，远低于未涂层ZnO电极的14.5%。此外，Nafion还提高了传感器的重复性（RSD分别为2.064%和2.567%），实验次数为=5次。因此，本研究通过对同一ISFET平台上ZnO和ZnO@Nafion电极结构的对比，证明了这种结构不仅能提升灵敏度，还能增强Nafion表面层的操作稳定性、重复性及抗污染性能。这些优势使得该传感器能够在无需标记物的情况下实现实时临床检测TNF-α，其灵敏度可与金标准ELISA方法相媲美，有望替代那些传统、昂贵且耗时的检测方法。