Разработана технология струйной печи для создания высокочувствительных биосенсоров

Исследовательская группа успешно разработала технологию производства высокочувствительных биосенсоров методом простого распыления, подобно струйному принтеру. Эта технология позволяет создавать чувствительные и точные сенсоры без дорогого и сложного оборудования и может способствовать увеличению масштабов и скорости производства биосенсоров в будущем.

Работа опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Команду возглавила Юнхи Ли (Исследовательский центр Well Aging) из Отдела биомедицинских технологий Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST).

Полевые транзисторы (FET) на основе углеродных нанотрубок (CNT) стали перспективными биосенсорами нового поколения благодаря высокой электропроводности, чувствительной поверхности и способности улавливать даже очень малые количества вещества. Однако для оптимальной работы сенсора отдельные CNT должны быть согласованно выровнены между электродами, что требует сложного оборудования и дорогостоящих процессов.

Традиционные методы, такие как литография, химическое осаждение из газовой фазы и центрифугирование, имеют сложные процессы изготовления и часто непрактичны для работы с большими площадями. Это ограничивало их коммерциализацию.

В этом контексте исследовательская группа старшего научного сотрудника DGIST Юнхи Ли успешно разработала технологию струйной печати «капля-растекание», основанную на поверхностном натяжении. Эта техника наносит пиколитровые (pL) капли чернил с CNT на электроды, после чего чернила естественным образом растекаются за счёт поверхностного натяжения, согласованно выравнивая нанотрубки. С помощью этого метода команда успешно изготовила устройства без дополнительных процессов. Были достигнуты стабильность и воспроизводимость производства: 72% устройств были изготовлены в желаемой форме.

Кроме того, исследовательская группа успешно зафиксировала серотонин — нейромедиатор мозга — присоединив к изготовленному устройству фрагменты ДНК (аптамеры), которые связываются только с определёнными молекулами. Важно, что аптамеры показали достаточно высокую чувствительность для обнаружения количеств, значительно меньших, чем одна человеческая волосина (42 пикомоля).

Результаты демонстрируют потенциал этой технологии для различных применений, включая раннюю диагностику или мониторинг в реальном времени неврологических заболеваний, таких как депрессия и болезнь Паркинсона.

«Это исследование значимо, поскольку разработанная техника позволяет изготавливать высокопроизводительные сенсоры на основе простого метода, подобного струйной печати», — сказала старший научный сотрудник Юнхи Ли. «В будущем мы расширим эту технологию до платформы для создания индивидуальных высокочувствительных биосенсоров для обнаружения различных биомаркеров заболеваний».

Старший научный сотрудник Юнхи Ли из Отдела биомедицинских технологий выступила в этом исследовании первым автором, а профессор Хонгки Кан из Департамента биомедицинской инженерии Медицинского колледжа Сеульского национального университета — со-корреспондирующим автором. Постдокторант Сухён Пак из Отдела биомедицинских технологий выступила первым автором. Минхэ Шин и Ынуи Ким из Департамента электротехники и компьютерных наук DGIST выступили со-первым автором и соавтором соответственно.