利用精氨酸修飾以改善奈米帶場效電晶體生物分子偵測靈敏度之研究

Abstract

我們已發展一奈米帶場效電晶體(NBFET)作為生物感測器，並運用其即時偵測、免標定及高靈敏度等特性，偵測有興趣的生物分子。此奈米帶場效電晶體是使用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)之製程技術所製備；利用矽的局部氧化製程(LOCOS)來製作內縮線寬的奈米帶，且此奈米帶具有高比表面積比以及獨立背向閘極之控制。在此論文中，我們藉由新穎的固定化技術，讓奈米帶場效電晶體可以連結更多的生物分子，使得感測器的靈敏度更加的提升。

傳統的固定化技術，是透過(3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES)修飾於二氧化矽表面，並利用glutaraldehyde (GA)做為活化官能基，而生物分子則與活化後的基板連結。而在本論文，我們提出一種新穎的固定化方式：在有APTES於其上的基板，我們先以精胺酸(arginine)修飾，後再與GA連結。由於精胺酸的末端具有多個氨基，其能透過Schiff base反應而與GA所鍵結，因此能吸引更多的生物分子，進而達到偵測訊號放大而使得靈敏度增加的效果。此外，由於精胺酸本身帶正電，可以因此吸引帶負電的生物分子，而使得奈米帶感測器的偵測德拜長度(Debye length)更為增加。我們利用抗生蛋白鏈菌素(streptavidin)、甲胎蛋白(alpha fetoprotein, AFP)、HIV之p24特異抗原 (HIV of p24 antigen) 及前列腺抗原(Prostate specific antigen, PSA) 做為待測分子，來證實此新穎的固定化技術能夠使得奈米帶場效電晶體感測器有更為優良的靈敏度。未來透過此技術的改良，我們可以發展更為靈敏、即時偵測的化學及生物分子之多功能生物感測器。