ワイド・インターフェイス・バイオセンシング・プラットフォームのための金のバイオ機能化の評価

Assessment of Gold Bio-Functionalization for Wide-Interface Biosensing Platforms.

• Lucia Sarcina
• Luisa Torsi
• Rosaria Anna Picca
• Kyriaki Manoli
• Eleonora Macchia

抄録

バイオセンシングアプリケーションのためのバイオエレクトロニクスデバイスの技術的可能性を継続的に向上させることで、臨床医は、バイオマーカーを1分子まで定量化するための信頼性の高いツールを手に入れることができるようになります。最終的には、医師は病気の状態が始まる瞬間を特定できるようになり、医療費の削減とともに生活の質に大きな影響を与えることができるようになります。しかし、臨床の現場では、診断を行うのに十分な情報を収集するために、通常、同じ生物学的サンプルから複数のバイオマーカーを同時に定量することになります。したがって、電解質ゲーテッド薄膜トランジスタ技術に基づくラボベースのバイオエレクトロニクスデバイスを、費用対効果の高いポータブル多重化アレイプロトタイプに変換することが非常に重要である。この観点から、費用対効果の高い製造性を評価することは、特にトランジスタゲートモジュールのバイオ機能化プロトコルの最適化に関連して、重要なステップとなります。そこで我々は、表面プラズモン共鳴技術を用いて、広視野バイオエレクトロニクスセンサーのゲート電極として適した金表面のバイオ機能化を成功させるための持続可能で信頼性の高い費用対効果の高いプロセスを評価した。本研究で検討したバイオ機能化プロセスは、高い分析性能を維持しつつ、バイオ認識素子の濃度を10分の1に低減し、製造コストに大きな影響を与えることが可能である。

The continuous improvement of the technical potential of bioelectronic devices for biosensing applications will provide clinicians with a reliable tool for biomarker quantification down to the single molecule. Eventually, physicians will be able to identify the very moment at which the illness state begins, with a terrific impact on the quality of life along with a reduction of health care expenses. However, in clinical practice, to gather enough information to formulate a diagnosis, multiple biomarkers are normally quantified from the same biological sample simultaneously. Therefore, it is critically important to translate lab-based bioelectronic devices based on electrolyte gated thin-film transistor technology into a cost-effective portable multiplexing array prototype. In this perspective, the assessment of cost-effective manufacturability represents a crucial step, with specific regard to the optimization of the bio-functionalization protocol of the transistor gate module. Hence, we have assessed, using surface plasmon resonance technique, a sustainable and reliable cost-effective process to successfully bio-functionalize a gold surface, suitable as gate electrode for wide-field bioelectronic sensors. The bio-functionalization process herein investigated allows to reduce the biorecognition element concentration to one-tenth, drastically impacting the manufacturing costs while retaining high analytical performance.