Mykotoksindetektion ved grafenfelteffekttransistor

Kampen om boligarealet vedrører ikke kun mennesker og dyr, men kan også referere til skimmelsvampe. Når skimmelsvamp (svampe) forurenede maden i tilfælde af dårligt miljø for dens udvikling, angiver det at producere andre metabolitter - mykotoksiner - for at forhindre vækst af en anden svamp på det samme stof. En nogle af mykotoksiner påvirker ikke dyr og mennesker andre kan forårsage den drastiske effekt på sundheden. I dag er den almindelige metode til fødevare- og foderanalyser af mykotoksiner baseret på komplicerede analytikere baseret på High Performance Liquid Chromatography-metoder.

Et internationalt team af forskere fra Biosense Institute (Serbien), National Research University of Electronic Technology (Rusland), og University of Texas i Austin (USA) har udviklet en in-field-hurtig mykotoksinsensor baseret på graphene field effect transistor (GFET). Forfatterne anvender både den mikroteknologiske fremstillingsmetode til at fremstille GFET for at kunne arbejde i væske og den biologiske funktionalisering ved kovalent binding til overfladen af ​​det biologiske genkendelseselement baseret på specifik aptamer. Ændringerne i aptamer-konfigurationen under bindingen med mykotoksiner fører til gating-effekt på ladningsbærer i grafenkanalen.

Forfatterne påviste den høje hastighed af ochratoksin A (OTA) påvisning i bufferopløsning og i virkelige prøver (spiked vin). De demonstrerede høj følsomhed over for OTA-koncentration ned til 4 pg/ml i 5 minutters responstid. Desuden demonstrerede forfatterne regenereringen af ​​sensoren ved at vaske i urinstofopløsning, der muliggør flere anvendelser.

Denne undersøgelse giver et første skridt i udviklingen af ​​multiarray on-chip grafen-baserede sensorer til analyse af flere mykotoksiner i fødevarer og drikkevarer. Udvikling af den mikroteknologikompatible teknologi til lokal og selektiv aptamerbinding kan give sensorer adskillige transistorer til specifik komponentanalyse. Derudover sådanne GFET-baserede sensorer kan nemt integreres til IoT og mobiltelefonplatforme. Undersøgelsen viser, at den fuldt integrerede mykotoksinsensor med høj følsomhed, hurtigt svar, og høj dynamisk rækkevidde af toksinkoncentrationer er mulig ved korrekt grafen FET-funktionalisering.

Forskerne diskuterer deres teknologi længere inde Toksiner , en MDPI-publikation.