基于晶体管最优信号转导实现阿尔茨海默症相关酶的快速定量药物筛选
应用物理
2020-03-10 v1 介观与纳米尺度物理
定量方法
摘要
我们展示了在闭环控制下工作的、商用采购的简单n沟道硅场效应晶体管（nFET）相较于集成离子敏感场效应晶体管（ISFET）常用的开环工作模式，在10 Hz带宽下pH读出分辨率提升约3倍，达到(7.2±0.3)×10^-3。我们利用改进后的nFET性能测量了与阿尔茨海默病相关的病理形式激酶Cdk5的活性所引起的溶液pH变化，并与先前的测量结果定量吻合。该改进的pH分辨率是在器件以远程传感配置工作、pH传感元件位于片外并电连接到FET栅极端子时实现的。我们将这些结果与使用定制双栅二维场效应晶体管（dg2DFET）所测结果进行比较，该晶体管以二维半导体MoS2沟道制成且器件增益适中，α=8。在相同溶液条件下，nFET的pH分辨率仅比dg2DFET的(3.9±0.7)×10^-3差2倍。最后，利用nFET，我们证明了定制多肽p5作为恢复Cdk5功能的治疗剂的有效性。我们预期此处展示的对商用nFET的直接改进将降低这些远程栅极器件广泛采用的门槛，并赋能药物发现与精准医疗应用中的灵敏生物分析测量以实现高通量筛选。
引用
@article{arxiv.1910.09509,
title = {Rapid, Quantitative Therapeutic Screening for Alzheimer's Enzymes Enabled by Optimal Signal Transduction with Transistors},
author = {Son T. Le and Michelle A. Morris and Antonio Cardone and Nicholas B. Guros and Jeffery B. Klauda and Brent A. Sperling and Curt A. Richter and Harish C. Pant and Arvind Balijepalli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.09509},
year = {2020}
}