Inkjet-stijl techniek ontwikkeld om biosensoren met hoge gevoeligheid te produceren

Een onderzoeksteam heeft de technologie met succes ontwikkeld om hooggevoelige biosensoren te fabriceren door eenvoudig te spuiten, zoals een inkjetprinter. De technologie maakt het mogelijk om gevoelige en precieze sensoren zonder dure en complexe apparatuur te fabriceren en zal naar verwachting bijdragen aan het verbeteren van de fabricageschaal en snelheid van biosensoren in de toekomst.

Het werk is gepubliceerd in het dagboek ACS -toegepaste materialen en interfaces. Het team werd geleid door Yoonhee Lee (Well Aging Research Center) in de Division of Biomedical Technology bij het Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology.

Koolstof nanobuis (CNT) -gebaseerde veldeffecttransistoren (FET) zijn naar voren gekomen als biosensoren van de volgende generatie, omdat ze een hoge elektrische geleidbaarheid en gevoelige oppervlakken hebben en zelfs zeer kleine stoffen kunnen vangen. Voor optimale sensorprestaties moeten echter enkele CNT’s consequent worden uitgelijnd tussen elektroden, wat complexe apparatuur en dure processen vereist.

Traditionele methoden, zoals lithografie, chemische dampafzetting en spincoating, hebben lastige fabricageprocessen en zijn meestal onpraktisch bij het omgaan met grote gebieden. Daarom zijn er beperkingen geweest aan hun commercialisering.

In deze context heeft het onderzoeksteam van DGIST senior onderzoeker Yoonhee Lee met succes een drop-and-spread inkjet-printtechniek ontwikkeld op basis van oppervlaktespanning. De drop-and-spread-techniek laat picoliter (PL) -druppeltjes van CNT-inkt op elektroden vallen en vervolgens verspreidt de inkt zich van nature vanwege oppervlaktespanning en lijnt consequent nanobuisjes uit. Met deze techniek heeft het onderzoeksteam met succes apparaten zonder aanvullende processen gefabriceerd. Ze bereikten fabricage -stabiliteit en reproduceerbaarheid, waarbij 72% van de apparaten in de gewenste vorm werd gefabriceerd.

Bovendien heeft het onderzoeksteam met succes serotonine vastgelegd, een neurotransmitter in de hersenen, door DNA -fragmenten (aptameren) te bevestigen die alleen binden aan specifieke moleculen in het gefabriceerde apparaat.
Wat nog belangrijker is, de aptameren vertoonden voldoende hoge gevoeligheid om hoeveelheden te detecteren die veel kleiner zijn dan een enkele streng haar (42 picomoles).

De bevindingen tonen aan dat deze technologie potentieel heeft voor verschillende toepassingen, waaronder vroege diagnose of realtime monitoring van neurologische ziekten, zoals depressie en de ziekte van Parkinson.

“Deze studie is van belang omdat de resulterende techniek krachtige sensoren kan fabriceren op basis van een eenvoudige methode zoals inkjet-printen,” zei senior onderzoeker Yoonhee Lee. “In de toekomst zullen we deze technologie uitbreiden naar een platform om op maat gemaakte hooggevoelige biosensoren te fabriceren voor het detecteren van verschillende ziektebiomarkers.”

Senior onderzoeker Yoonhee Lee, van de Division of Biomedical Technology, nam deel aan deze studie als de eerste auteur samen met professor Hongki Kang van de Department of Biomedical Engineering, College of Medicine, Seoul National University, als co-correspondende auteur. Postdoctoraal onderzoeker Soohyun Park van de Division of Biomedical Technology diende als eerste auteur. Minhye Shin en Eunui Kim van de afdeling Elektrotechniek en informatica, DGIST, dienden respectievelijk als co-eerste auteur en co-auteur.