比利時(shí)IMEC研究中心研發(fā)分子級(jí)檢測(cè)的最小生物傳感器

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，IMEC近日展示了采用硅FinFET(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)工藝的最小生物傳感器。IMEC是一家位于比利時(shí)魯汶的微電子研究中心，采用與CMOS工藝兼容的制造流程，可實(shí)現(xiàn)10000顆“bioFET(生物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)”并行工作的批量生產(chǎn)，并集成于高通量、高性價(jià)比的檢測(cè)工具中。目前，該檢測(cè)工具的檢測(cè)精度為數(shù)十個(gè)分子，IMEC的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可檢測(cè)單個(gè)DNA分子的高精度bioFET。

得益于高集成度和低成本潛力，F(xiàn)ET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)引起了生物傳感(例如DNA、蛋白質(zhì)、病毒檢測(cè)及pH傳感等)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛興趣。當(dāng)生物分子與柵極的化學(xué)修飾介電表面結(jié)合時(shí)，F(xiàn)ET閾值電壓發(fā)生變化，產(chǎn)生可測(cè)量信號(hào)。

IMEC的bioFET與DNA分子(圖中用紅色繪制)結(jié)合的示意圖(源極和漏極均用金色繪制)

盡管IMEC在該領(lǐng)域的研究取得了持續(xù)性進(jìn)展，但傳統(tǒng)認(rèn)知里FET器件尚未轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膫鞲挟a(chǎn)品。該研究中心探索了具有3D柵極結(jié)構(gòu)的FinFET是否可以提高bioFET的靈敏度，并開辟新應(yīng)用領(lǐng)域。FinFET具有高度集成化和并行化優(yōu)勢(shì)，但市場(chǎng)對(duì)其作為bioFET的潛力知之甚少。

優(yōu)化后的FinFET器件長(zhǎng)度減小到50納米，證實(shí)了其對(duì)納米級(jí)FinFET表面數(shù)十個(gè)DNA分子的強(qiáng)大檢測(cè)能力。該研究中心預(yù)測(cè)，基于實(shí)驗(yàn)和模擬，在小于70納米的FinFET中，實(shí)現(xiàn)信噪比(SNR)大于5的單分子檢測(cè)是可能的。

“我們發(fā)揮現(xiàn)有能力將大量納米器件集成到復(fù)雜系統(tǒng)中，不僅能獲得更好的計(jì)算機(jī)或通訊器件，還能為生命科學(xué)提供基于芯片的工具，這將對(duì)迄今為止揭示難以獲得的生物學(xué)細(xì)節(jié)能力造成顛覆性的改變?！盜MEC衛(wèi)生技術(shù)首席技術(shù)官Peter Peumans評(píng)論道。