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用于生物医学检测的二维晶体管传感器

Science China Materials 2023年第10期66卷 3795-3798页

作者：王学军魏大程 State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers Fudan UniversityShanghai 200433China Department of Macromolecular Science Fudan UniversityShanghai 200433China Laboratory of Molecular Materials and Devices Fudan UniversityShanghai 200433China

精确、快速的生物医学检测对于更好的健康监测和及时的治疗具有十分重要的作用.因二维(2D)半导体材料具有高灵敏度、高比表面积以及一步电学信号读取等优势,通过将特定探针构筑在其表面,2D晶体管生物传感器具有巨大的优势.尽管研究者们... 详细信息

精确、快速的生物医学检测对于更好的健康监测和及时的治疗具有十分重要的作用.因二维(2D)半导体材料具有高灵敏度、高比表面积以及一步电学信号读取等优势,通过将特定探针构筑在其表面,2D晶体管生物传感器具有巨大的优势.尽管研究者们构建出了各类2D晶体管传感器,但它们在单器件级别的性能和功能受到传感界面和晶体管结构设计的限制,且其商业化仍具有挑战.这里,我们概述了晶体管传感器面临的主要挑战,并探讨了应对这些挑战的晶体管传感器设计与开发思路.最后,强调了该类2D晶体管传感系统走向商业化需做出的改进.与其他电学传感器相关技术的发展历程类似,文中所阐述的观点也对生物电子学其他领域的发展具有一定的启示作用.

关键词：生物传感器生物电子学传感系统半导体材料健康监测传感界面晶体管结构设计

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基于石墨烯场效应晶体管的病毒核酸检测技术

中华实验和临床病毒学杂志 2022年第3期36卷 252-257页

作者：吴云根刘云圻魏大程复旦大学材料科学系分子材料与器件实验室上海200433 复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

目的本研究旨在开发一种高灵敏且简便的检测方法,实现对病毒核酸的快速检测。方法建立了一种基于石墨烯场效应晶体管的新型核酸检测方法。通过在石墨烯传感界面锚定化学小分子,然后修饰上DNA四面体探针,实现了对病毒核酸的检测。通过测... 详细信息

目的本研究旨在开发一种高灵敏且简便的检测方法,实现对病毒核酸的快速检测。方法建立了一种基于石墨烯场效应晶体管的新型核酸检测方法。通过在石墨烯传感界面锚定化学小分子,然后修饰上DNA四面体探针,实现了对病毒核酸的检测。通过测试传感器件的转移特性曲线,可将探针与目标物杂交结合的生物信号转化为器件的电学信号,并通过晶体管器件的信号放大作用,实现了对目标分子的高灵敏检测。结果靶向新型冠状病毒(2019 novel coronavirus,2019-nCoV)RNA的ORF1ab序列的DNA四面体探针与目标RNA通过碱基互补配对原则进行杂交结合。测试了唾液中不同浓度条件的2019-nCoV的核酸模拟样本,观察到随着目标核酸的浓度增加,晶体管传感器件的狄拉克点产生规律性的向左偏移。在100μl的待测液,传感器件的最低检测浓度可达0.05拷贝/μl,且响应时间低至5 min。结论本研究开发了一种基于石墨烯场效应晶体管检测方法,极大地提高了对病毒核酸的检测灵敏度并缩短了检测时间。

关键词：病毒核酸石墨烯场效应晶体管灵敏度

基于石墨烯场效应晶体管的新型冠状病毒抗原检测技术

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中华实验和临床病毒学杂志 2022年第6期36卷 654-658页

作者：杨悦彤戴长昊魏大程复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433 复旦大学分子材料与器件实验室上海200433

目的建立一种简易、灵敏且快速的新型冠状病毒(2019 novel coronavirus,2019-nCoV)抗原检测方法。方法构建石墨烯场效应晶体管器件,并对传感器沟道材料进行探针分子修饰。在不同浓度2019-nCoV刺突蛋白溶液中进行电学信号的测试,从而将... 详细信息

目的建立一种简易、灵敏且快速的新型冠状病毒(2019 novel coronavirus,2019-nCoV)抗原检测方法。方法构建石墨烯场效应晶体管器件,并对传感器沟道材料进行探针分子修饰。在不同浓度2019-nCoV刺突蛋白溶液中进行电学信号的测试,从而将抗原抗体特异性识别的生物信号转化为电学信号。结果抗体探针通过连接分子成功固定在石墨烯表面,特异性靶向目标待测物,从而确保传感器件的检测准确性。测试不同目标物浓度条件下石墨烯场效应晶体管的转移曲线得到相应的狄拉克点偏移,最低检测浓度达到3.6×10^(-17) g/ml,器件响应时间低至3 min。结论本研究初步建立了利用石墨烯场效应晶体管进行灵敏、高效且简便的2019-nCoV抗原检测方法。

关键词：新型冠状病毒石墨烯场效应晶体管抗原

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二维材料在生物传感器中的应用

物理学报 2021年第6期70卷 128-141页

作者：罗实魏大鹏魏大程复旦大学高分子科学系聚合物国家重点实验室上海200433 复旦大学材料科学系分子材料与器件实验室上海200433 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆重点多尺度制造技术实验室重庆400714

自石墨烯发现以来,大量二维层状材料被相继发现.二维材料中载流子被限制在界面1 nm空间内,使其对化学掺杂非常敏感,有望引起生物传感领域的技术变革.生物传感过程无论基于何种传感机制,都包含了检测物识别和信号转化过程.检测物识别通... 详细信息

自石墨烯发现以来,大量二维层状材料被相继发现.二维材料中载流子被限制在界面1 nm空间内,使其对化学掺杂非常敏感,有望引起生物传感领域的技术变革.生物传感过程无论基于何种传感机制,都包含了检测物识别和信号转化过程.检测物识别通常依靠传感界面的生物探针来完成,信号转换依靠二维材料来实现信号输出.在传感界面处对生物探针和二维材料进行原子级精准构筑,则可精确调控传感过程中的物理化学过程,优化器件的各项指标.本文综述了二维生物传感界面构筑领域的研究进展,重点介绍了目前几种常见的二维生物传感器的传感机制和不同类型的生物探针精准构筑方法,探讨了未来生物传感界面研究的发展方向.

关键词：二维材料生物传感界面构筑

过表达粗山羊草AetHIPP28增强拟南芥的耐镉性

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陕西师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：程在魏加练杜旭烨王洪程王卉楠贵州师范大学生命科学学院

小麦(Triticum aestivum)D基因组供体粗山羊草(Aegilops tauschii)具有多种抵御生物和非生物胁迫的基因,是小麦遗传改良的主要基因库;重金属相关异戊二烯化植物蛋白(heavy metal-associated isoprene plant protein,HIPP)在调控植物的... 详细信息

小麦(Triticum aestivum)D基因组供体粗山羊草(Aegilops tauschii)具有多种抵御生物和非生物胁迫的基因,是小麦遗传改良的主要基因库;重金属相关异戊二烯化植物蛋白(heavy metal-associated isoprene plant protein,HIPP)在调控植物的金属离子平衡和解毒过程中具有重要作用。通过农杆菌介导获得过表达粗山羊草AetHIPP28的转基因拟南芥,并利用一系列生理生化分析研究转基因拟南芥对镉(Cd)胁迫的响应。结果表明,AetHIPP28定位于细胞核和质膜上。过表达AetHIPP28可以显著增强拟南芥对Cd的耐受性,促进Cd胁迫下的拟南芥根系生长。在Cd的胁迫下,转基因拟南芥的活性氧(reactive oxygen species,ROS)积累显著低于野生型,而抗氧化酶活性显著高于野生型。过表达AetHIPP28明显抑制了Cd2+的跨膜内流,并增加了Cd在根部的积累。以上结果表明,过表达AetHIPP28通过调节拟南芥中ROS的积累和抗氧化酶的活性,并改变Cd2+在根部的内流和分布,提高拟南芥对Cd的耐受性。上述结果为了解AetHIPP28应对Cd胁迫的反应机制提供了一定参考。

关键词：粗山羊草 AetHIPP28 Cd胁迫转基因拟南芥

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面向电学器件应用的石墨烯可控合成技术

面向电学器件应用的石墨烯可控合成技术

2015年全国高分子学术论文报告会

作者：魏大程聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系

石墨烯是一种原子厚度的完美二维晶体和全碳高分子。因其独特的结构和物性、丰富的科学内涵及广阔的应用前景引起了科学界的广泛关注。然而石墨烯在电子学中的应用尚有一些基本科学问题亟待解决。其中,高质量、大面积石墨烯的控制生长... 详细信息

石墨烯是一种原子厚度的完美二维晶体和全碳高分子。因其独特的结构和物性、丰富的科学内涵及广阔的应用前景引起了科学界的广泛关注。然而石墨烯在电子学中的应用尚有一些基本科学问题亟待解决。其中,高质量、大面积石墨烯的控制生长是迫切需要优先研究的关键科学问题,这是其他研究和应用开发的前提和基础,也是限制石墨烯材料在电学器件应用中的瓶颈。针对石墨烯生长工艺中存在的问题,该研究开发了一系列石墨烯可控合成技术,实现了石墨烯形貌、组成、边缘、衬底、纳米异质结构等的有效控制,从而为制备高性能和特殊功能的石墨烯电学器件开辟了新途径。

关键词：石墨烯电学器件可控合成全碳高分子

来源： cnki会议评论

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石墨烯结的可控制备及其器件应用

石墨烯结的可控制备及其器件应用

近断层峡谷场地深水刚构桥地震响应参数敏感性研究

中国化学会第28届学术年会

作者：魏大程新加坡国立大学物理系

＜正＞由于其优异的性能及其诱人的应用前景,石墨烯成为最近研究人员关注的焦点。在实际应用中,我们需要制备出不同石墨烯样品来满足不同的需求。石墨烯和其他材料形成的异质结能够极大地改变、扩充石

关键词：石墨烯纳米带制备器件

来源： cnki会议评论

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振动工程学报 2024年

作者：孟思博魏石涛刘中宪程喜李文轩中铁十九局集团广州工程有限公司天津城建大土木工程学院天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室

峡谷地区大量高墩刚构桥位于近地震活动断层（以下简称近断层）区域，若跨河流或位于库区等有水环境，其抗震分析应综合考虑近断层效应、场地效应和流固耦合作用，目前多采用近断层地震记录作为一致输入，可能低估桥梁地震响应，且对震... 详细信息

峡谷地区大量高墩刚构桥位于近地震活动断层（以下简称近断层）区域，若跨河流或位于库区等有水环境，其抗震分析应综合考虑近断层效应、场地效应和流固耦合作用，目前多采用近断层地震记录作为一致输入，可能低估桥梁地震响应，且对震源、场地参数与桥梁地震响应相关性缺乏探讨。本文结合随机有限断层法和边界元法生成近断层上覆水层峡谷场地多维多点地震动加速度，开展近断层峡谷场地深水大跨高墩刚构桥地震响应分析。以从震源到结构全物理过程的视角，研究桥墩、支座响应对震源、场地参数的敏感性。结果表明：桥梁地震响应对断层破裂面尺寸最为敏感，整体上，震源参数对桥梁地震响应的影响较场地参数更为显著；场地效应导致主墩纵、横桥向曲率延性比均值相差8 5%,100%；桥梁主墩和支座对各参数敏感性存在差异；断层倾角处于3 3°～60°之间时，桥梁地震响应呈现先增大后减小趋势，主墩曲率延性比可相差3 5%；水层对地震动具有抑制效应，但动水压力对其地震响应的放大作用更突出。

关键词：近断层地震动局部场地效应深水刚构桥敏感性

湖北武汉黄陂郭元咀遗址商代灰坑(H60)发掘简报

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文物 2024年第5期 4-20,1页

作者：胡刚(领队/执笔/摄影) 程小锋蔺诗芮余乐(摄影) 魏付丽(绘图) 湖北省文物考古研究院北京大学考古文博学院武汉市黄陂区文物管理所

郭元咀遗址位于湖北省武汉市黄陂区前川街道二程书院北部,坐落于鲁台山北麓、水东岸的台地上。遗址南北长300、东西宽100米,因受城市建设影响,现存面积不足3000平方米(图一)。2019~2020年,湖北省文物考古研究所联合北京大学考古文博学... 详细信息

郭元咀遗址位于湖北省武汉市黄陂区前川街道二程书院北部,坐落于鲁台山北麓、水东岸的台地上。遗址南北长300、东西宽100米,因受城市建设影响,现存面积不足3000平方米(图一)。2019~2020年,湖北省文物考古研究所联合北京大学考古文博学院、武汉市黄陂区文物管理所在遗址西北部进行了发掘,发掘面积1200余平方米,揭露一处用于铸铜的大型台基。

关键词：发掘面积灰坑文物管理所郭元考古文博发掘简报武汉市黄陂区商代