近期有研究人員提出了一種利用場(chǎng)效應管原理的生物傳感器，可以通過(guò)鼻咽拭子樣本進(jìn)行快速新冠檢測。
而說(shuō)到場(chǎng)效應管，這是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的晶體管。場(chǎng)效應管（FET）是利用控制輸入回路的電場(chǎng)效應來(lái)控制輸出回路電流的一種半導體器件，具體又可以分成兩大類(lèi)，一類(lèi)是結型場(chǎng)效應管（JFET），另一類(lèi)是絕緣柵場(chǎng)效應管（MOSFET）。
從結構上講，場(chǎng)效應管由兩個(gè)被溝道隔開(kāi)的摻雜半導體區域組成，并且以改變溝道的載流特性的方式向器件施加電壓，被通道隔開(kāi)的端子稱(chēng)為源極（Source）和漏極(Drain)，而柵極（Gate）是施加控制電壓的端子。
場(chǎng)效應管的工作原理用一句話(huà)說(shuō)，就是“可以利用柵極與溝道間的PN結形成的反偏的柵極電壓，來(lái)控制漏極-源極間流經(jīng)溝道的漏極電流ID”，也就是通過(guò)施加電壓可以簡(jiǎn)單地調節流過(guò)通道的電流。
由于允許較小的電流或電壓來(lái)調節電流，因此場(chǎng)效應管常用作電子開(kāi)關(guān)和放大器。
場(chǎng)效應管原理的生物傳感器具有高靈敏性、高即時(shí)性等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，而石墨烯則是一種具有非凡特性的單層材料，尤其是其電學(xué)特性、載流子遷移率，因此兩者相結合的石墨烯基FET生物傳感器具有超靈敏、低噪聲的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。
文章中的生物傳感器就是使用1-芘丁酸N-羥基琥珀酰亞胺酯(PBASE)把一種特定的新冠病毒蛋白抗體固定在石墨烯片上制造的，這樣在芯片表面形成一個(gè)有效的探針偶聯(lián)區域。
當抗原分子（新冠病毒蛋白）在探針偶聯(lián)區域上與探針發(fā)生識別并形成復合物時(shí)，引起傳感器表面電荷密度的改變，從而改變離子敏感膜電位，這就相當于通過(guò)外電源調節柵極電壓，達到控制源極與漏極之間的溝道電流的目的。
據研究者自稱(chēng)，該生物傳感器對新冠病毒蛋白探測的靈敏度（LOD）可達1fg/mL，有著(zhù)如此高的靈敏度，該傳感器并不像傳統檢測手段一樣需要對樣本進(jìn)行預處理，就可以直接使用拭子樣本進(jìn)行檢測。
基于金屬(metal)-氧化物(oxide)-半導體場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)的結構和工作原理而制成的場(chǎng)效應管生物傳感器是近年來(lái)蓬勃發(fā)展的一種新型傳感技術(shù)。
通過(guò)測量漏極電流大小就可以定量分析發(fā)生在柵極離子敏感膜上的生物反應，這些生物反應包括核酸雜化、蛋白質(zhì)作用、抗體抗原結合，以及酶底物反應等。
同時(shí)這種傳感器具有輸入阻抗高、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、無(wú)二次擊穿問(wèn)題、安全工作區域寬等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)疑具有廣闊的應用前景。
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