वर्तमान प्रोटोकॉल इलेक्ट्रोलाइट-गेटेड ग्राफीन फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (EGGFET) बायोसेंसर के विकास और बायोमार्कर इम्युनोग्लोबुलिन जी (आईजीजी) का पता लगाने में इसके आवेदन को दर्शाता है।
वर्तमान अध्ययन में, graphene और इसके डेरिवेटिव की जांच की गई है और इलेक्ट्रॉनिक्स, संवेदन, ऊर्जा भंडारण और photocatalysis सहित कई अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। संश्लेषण और उच्च गुणवत्ता, अच्छी एकरूपता, और कम दोष graphene के निर्माण उच्च प्रदर्शन और अत्यधिक संवेदनशील उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण हैं. कई संश्लेषण विधियों में, रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी), जिसे ग्राफीन के निर्माण के लिए एक प्रमुख दृष्टिकोण माना जाता है, ग्राफीन परतों की संख्या को नियंत्रित कर सकता है और उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन की उपज कर सकता है। सीवीडी graphene को धातु substrates से स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है जिस पर इसे व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए इन्सुलेट सब्सट्रेट पर उगाया जाता है। हालांकि, अलगाव और नए substrates पर graphene के स्थानांतरण हानिकारक या graphene संरचनाओं और गुणों को प्रभावित किए बिना एक समान परत के लिए चुनौतीपूर्ण हैं। इसके अतिरिक्त, इलेक्ट्रोलाइट-गेटेड ग्राफीन फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (EGGFET) को इसकी उच्च संवेदनशीलता और मानक डिवाइस कॉन्फ़िगरेशन के कारण विभिन्न बायोमोलेक्यूलर डिटेक्शन में इसके व्यापक अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शित किया गया है। इस लेख में, पॉली (मिथाइल मेथाक्रिलेट) (पीएमएमए) – सहायता प्राप्त ग्राफीन स्थानांतरण दृष्टिकोण, ग्राफीन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (जीएफईटी) के निर्माण, और बायोमार्कर इम्युनोग्लोबुलिन जी (आईजीजी) का पता लगाने का प्रदर्शन किया जाता है। रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी को स्थानांतरित ग्राफीन को चिह्नित करने के लिए लागू किया गया था। इस विधि को इलेक्ट्रॉनिक्स या बायोसेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए एक इन्सुलेट सब्सट्रेट पर अंतर्निहित ग्राफीन जाली को संरक्षित करते हुए स्वच्छ और अवशेष-मुक्त ग्राफीन को स्थानांतरित करने के लिए एक व्यावहारिक दृष्टिकोण दिखाया गया है।
Graphene और इसके डेरिवेटिव की जांच की गई है और इलेक्ट्रॉनिक्स1,2, संवेदन 3,4,5, ऊर्जा भंडारण 6,7, और photocatalysis 1,6,8 सहित कई अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया गया है। संश्लेषण और उच्च गुणवत्ता, अच्छी एकरूपता, और कम दोष graphene के निर्माण उच्च प्रदर्शन और अत्यधिक संवेदनशील उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण हैं. 2009 में रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) के विकास के बाद से, इसने विशाल वादा दिखाया है और ग्राफीन परिवार के एक आवश्यक सदस्य के रूप में अपनी जगह निर्धारित की है 9,10,11,12,13। यह एक धातु सब्सट्रेट पर उगाया जाता है और बाद में व्यावहारिक उपयोगों के लिए, इन्सुलेट सब्सट्रेट्स14 पर स्थानांतरित किया जाता है। हाल ही में सीवीडी ग्राफीन को स्थानांतरित करने के लिए कई स्थानांतरण विधियों का उपयोग किया गया है। पॉली (मिथाइल मेथाक्रिलेट) (पीएमएमए) सहायता प्राप्त विधि विभिन्न तकनीकों के बीच सबसे अधिक उपयोग की जाती है। यह विधि विशेष रूप से औद्योगिक उपयोग के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है क्योंकि इसकी बड़े पैमाने पर क्षमता, कम लागत और स्थानांतरित ग्राफीन14,15 की उच्च गुणवत्ता है। इस विधि का महत्वपूर्ण पहलू सीवीडी ग्राफीन के अनुप्रयोगों के लिए पीएमएमए अवशेषों से छुटकारा पा रहा है क्योंकि अवशेष ग्राफीन14,15,16 के इलेक्ट्रॉनिक गुणों की गिरावट का कारण बन सकते हैं, बायोसेंसर की संवेदनशीलता और प्रदर्शन17,18 पर प्रभाव डालसकते हैं, और महत्वपूर्ण डिवाइस-टू-डिवाइस विविधताएं बना सकते हैं।
Nanomaterials-आधारित biosensors पिछले दशकों में काफी जांच की गई है, जिसमें सिलिकॉन नैनोवायर (SiNW), कार्बन नैनोट्यूब (CNT), और graphene20 शामिल हैं। इसकी एकल-परमाणु-परत संरचना और विशिष्ट गुणों के कारण, graphene बेहतर इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं, अच्छी biocompatibility, और सरल functionalization को प्रदर्शित करता है, जिससे यह बायोसेंसर14,21,22,23 के विकास के लिए एक आकर्षक सामग्री बन जाता है। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफईटी) विशेषताओं जैसे कि उच्च संवेदनशीलता, मानक विन्यास, और लागत-प्रभावी बड़े पैमाने पर उत्पादकता21,24 के कारण, एफईटी अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स-आधारित बायोसेंसिंग उपकरणों की तुलना में पोर्टेबल और पॉइंट-ऑफ-केयर कार्यान्वयन में अधिक पसंद किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट-गेटेड ग्राफीन फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (EGGFET) बायोसेंसर21,24 के बताए गए FETs के उदाहरण हैं। EGGFET विभिन्न लक्ष्यीकरण analytes जैसे न्यूक्लिक एसिड25, प्रोटीन24,26, मेटाबोलाइट्स 27, और अन्य जैविक रूप से प्रासंगिक analytes28 का पता लगा सकता है। यहां उल्लिखित तकनीक एक लेबल-मुक्त बायोसेंसिंग नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स डिवाइस में सीवीडी ग्राफीन के कार्यान्वयन को सुनिश्चित करती है जो अन्य बायोसेंसिंग उपकरणों पर उच्च संवेदनशीलता और सटीक समय का पता लगाने की पेशकश करतीहै।
इस काम में, एक EGGFET बायोसेंसर विकसित करने और बायोमार्कर का पता लगाने के लिए इसे कार्यात्मक बनाने के लिए एक समग्र प्रक्रिया, जिसमें सीवीडी ग्राफीन को एक इन्सुलेट सब्सट्रेट, रमन और स्थानांतरित ग्राफीन के एएफएम लक्षणों पर स्थानांतरित करना शामिल है, का प्रदर्शन किया जाता है। इसके अलावा, EGGFET के निर्माण और एक polydimethylsiloxane (PDMS) नमूना वितरण अच्छी तरह से, bioreceptor functionalization, और स्पाइक-और-वसूली प्रयोगों द्वारा सीरम से मानव इम्युनोग्लोबुलिन जी (IgG) का सफल पता लगाने के साथ एकीकरण भी यहाँ चर्चा कर रहे हैं।
तांबे की फिल्म पर खरीदे गए सीवीडी ग्राफीन को निम्नलिखित निर्माण चरणों के लिए सही आकार में छंटनी करने की आवश्यकता है। फिल्मों के काटने से झुर्रियां हो सकती हैं, जिसे रोकने की आवश्यकता है। निर्माण चरण म?…
The authors have nothing to disclose.
वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय में प्रयोग किए गए थे। हम डिवाइस निर्माण और सामग्री लक्षण वर्णन के लिए वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय में साझा अनुसंधान सुविधाओं को स्वीकार करते हैं। इस कार्य को अनुदान संख्या के तहत यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था। NSF1916894.
1-pyreneutyric acid N- hydroxysuccinimide ester | Sigma Aldrich | 457078-1G | functionalization |
Asylum MFP-3D Atomic Force Microscope | Oxford Instruments | graphene characterization | |
AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | photoresist developer |
AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | photoresist |
Bovine Serum Albumin | Sigma Aldrich | 810014 | blocking |
Branson 1210 Sonicator | SONITEK | sample cleaning | |
Copper Etchant | Sigma Aldrich | 667528-500ML | removing copper film to release graphene |
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | VWR | 97063-136 | functionalization |
Disposable Biopsy Punches, Integra Miltex | VWR | 21909-144 | create well in PDMS |
Gold etchant | Gold Etch, TFA, Transene | 658148 | enchant |
Graphene | Graphene supermarket | 2" x 2" sheet | biosensing element of the device |
IgG aptamer | Base Pair Biotechnologies | customized | bioreceptor |
Keithley 4200A-SCS Parameter Analyzer | Tektronix | measurement and detection | |
KMG CR-6 | KMG chemicals | 64216 | Chromium etchant |
Kurt J. Lesker E-beam Evaporator | Kurt J. Lesker | metal deposition | |
Laurell Technologies 400 Spinners | Laurell Technologies | WS-400BZ-6NPP/LITE | thin film coating |
March PX-250 Plasma Asher | March Instruments | sample cleaning | |
Nickel etchant | Nickel Etchant, TFB, Transene | 600016000 | etchant |
OAI Flood Exposure | OAI | photolithography | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma Aldrich | 806552-500ML | buffer |
PMMA 495K A4 | MicroChemicals | PMMA 495K A4 | Photoresist for assisting graphene transferring |
Polydimethylsiloxane (PDMS) | Sigma Aldrich | Sylgard 184 | sample delivery well |
Renishaw InVia Raman Microscope | Renishaw | graphene characterization | |
Sodium Hydroxide (NaOH) | Sigma Aldrich | 221465-25G | functionalization |
Suss Microtech MA6 Mask Aligner | Suss MicroTec | photolithography | |
Thermo Scientific Cimarec Hotplate | Thermo Scientific | SP131635 | sample and device Baking |