"Increasing the detection speed of an all-electronic real-time biosensor". M. R. Leyden, R. J. Messinger, C. Schuman, T. Sharf, V. T. Remcho, T. M. Squires, E. D. Minot. LAB ON A CHIP 12, 954 (2012).
DOI: 10.1039/c2lc21020g
Biosensor response time, which depends sensitively on the transport of biomolecules to the sensor
surface, is a critical concern for future biosensor applications. We have fabricated carbon nanotube
field-effect transistor biosensors and quantified protein binding rates onto these nanoelectronic sensors.
Using this experimental platform we test the effectiveness of a protein repellent coating designed to
enhance protein flux to the all-electronic real-time biosensor. We observe a 2.5-fold increase in the
initial protein flux to the sensor when upstream binding sites are blocked. Mass transport modelling is
used to calculate the maximal flux enhancement that is possible with this strategy. Our results
demonstrate a new methodology for characterizing nanoelectronic biosensor performance, and
demonstrate a mass transport optimization strategy that is applicable to a wide range of microfluidic
based biosensors.
surface, is a critical concern for future biosensor applications. We have fabricated carbon nanotube
field-effect transistor biosensors and quantified protein binding rates onto these nanoelectronic sensors.
Using this experimental platform we test the effectiveness of a protein repellent coating designed to
enhance protein flux to the all-electronic real-time biosensor. We observe a 2.5-fold increase in the
initial protein flux to the sensor when upstream binding sites are blocked. Mass transport modelling is
used to calculate the maximal flux enhancement that is possible with this strategy. Our results
demonstrate a new methodology for characterizing nanoelectronic biosensor performance, and
demonstrate a mass transport optimization strategy that is applicable to a wide range of microfluidic
based biosensors.
El tiempo de respuesta de los biosensores, que dependen sensiblemente del transporte de biomoleculas hacia la superficie del sensor, es un asunto crítico a considerar para futuras aplicaciones basadas en biosensores. Se han fabricado biosensores basados en transistores de efecto de campo basados en nanotubos de carbono, y se ha cuantificado la rapidez con que las proteínas se enlazan a estos sensores nanoelectrónicos. Usando esta plataforma experimental, se probó la efectividad de un recubrimiento repelente de proteínas, diseñado para aumentar el flujo de proteínas hacia el biosensor de tiempo real totalmente electrónico. Se observó un incremento de 2.5 veces en el flujo inicial de proteínas hacia el sensor cuando los sitios de enlace están bloqueados. Se usa una modelación del transporte de masa para calcular el aumento máximo en el flujo que es posible obtener con esta estrategia. Los resultados demuestran una nueva metodología para caracterizar el desempeño de biosensores nanoelectrónicos, y demuestran una estrategia de optimización del transporte de masa que es aplicable a una amplia variedad de biosensores basados en microfluidos.
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