近日，湖南先进传感与信息技术创新研究院舒健博士与化工学院吴学文副教授、闽江学院材料与化工学院邱桢丽副教授团队合作，在国际著名学术期刊《Advanced Functional Materials》上发表了题为“电化学与场效应晶体管双模生物传感器芯片用于宽范围、高灵敏的无标记细胞因子生物标志物检测”（Electrochemical and Field Effect Transistor Dual-Mode Biosensor Chip for Label-Free Detection of Cytokine Storm Biomarker with High Sensitivity within a Wide Range）的文章。该研究院2021级硕士研究生欧阳佳豪和2022级硕士研究生李雅馨为该论文的共同第一作者，舒健博士和吴学文副教授为共同通讯作者。

生物传感器广泛应用于医学诊断、环境监测、食品安全等关键领域。然而，由于生物分子的种类繁多、浓度分布范围极广（皮摩尔级到毫摩尔级），这对传感器的检测灵敏度和动态范围提出了极高的要求。传统生物传感器通常依赖单一的信号转换途径（如电化学、光学、热学或磁学信号），在面对宽泛的浓度范围和复杂样品环境时，存在显著的局限性。

为应对这一挑战，合作团队利用延栅型碳纳米管场效应晶体管，设计了一种电化学（EC）和场效应晶体管（FET）双模生物传感器芯片。该传感器芯片采用适体探针修饰的延栅（EG）电极，既作为EC传感的工作电极，又作为FET的敏感电极。基于两种完全不同的传感原理，该传感芯片采用不同的测试结构独立采集EC和FET两种信号，从而实现对不同浓度的细胞因子风暴生物标志物的无标记检测（图1A）。

该研究中，传感芯片采用延栅结构设计并通过钝化保护，有效确保了器件的稳定性和重现性。同时，集成了EC和FET两种传感模式实现优势互补，不仅提供了高灵敏度和宽动态响应范围（7个数量级），还在一定浓度范围内实现了交叉验证，提高了检测结果的可靠性，展示了在生物分析和早期疾病诊断领域的广阔应用前景。

湖南先进传感与信息技术创新研究院科研团队专注于围绕碳基集成电路和新型传感器为代表的新一代信息技术领域开展研究，团队在唐氏综合症筛查、肝癌检测、无创血糖监测等生物传感和甲烷、氢气、甲醛等气体传感器件及其相关技术方面取得重要成果，并已研制全球首条碳基传感芯片示范线，推进相关核心技术产业化。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202405212