Biosenzory na bázi funkcionalizovaného grafenu

Abstract

V této práci byl demonstrován grafenový polem řízený transistor (GFET) jako platforma pro detekci glukózy. Sukcinimidyl ester pyrenbutanové kyseliny (PSE) sloužící jako nosič a enzym glukóza oxidáza (GOx) byly úspěšně použity k funkcionalizaci grafenového kanálu ve FE transistoru. Enzym GOx byl imobilizován na kanálu pro glukózovou detekci, jelikož indukuje selektivní katalytickou reakci glukózy. Proces funkcionalizace byl charakterizován pomocí Ramanovy spektroskopie a Atomární silové mikroskopie (AFM). Vyrobený biosenzor na bázi grafenu umožnil elektrickou detekci glukózy ve dvou různých uspořádáních. V uspořádní FET prostřednictvím posunu Diracova bodu ve voltampérové charakteristice, jakož i v nastavení pro kotinuální monitorování v reálném čase prostřednictvím změny odporu grafenového kanálu. Tato studie naznačuje, že grafen je slibným materiálem pro vývoj nanoelektronických biosenzorů včetně aplikací pro monitorování hladiny glukózy.In this work, a graphene field-effect transistor (GFET) was demonstrated as a sensing platform for glucose detection. The linker molecule pyrenebutanoic acid succinimidyl ester (PSE) and enzyme glucose oxidase (GOx) were successfully employed to functionalize the graphene channel in FET. The GOx enzyme was immobilized on the channel for glucose detection as it induces a selective catalytic glucose reaction. The functionalization process was characterized by Raman spectroscopy and Atomic force microscopy (AFM). The fabricated graphene-based biosensors enabled the electrical detection of glucose in two different setups. In the FET setup, through the Dirac point shift in the charge transfer characteristics, as well as in the setup for continuous real-time monitoring, through the resistance change of graphene channel. This study indicates that graphene holds great promise for the development of nanoelectronic biosensors including glucose level monitoring applications.