北大电子学院创新突破:便携式碳基生物传感器守护食品安全
来源:ictimes 发布时间:2024-09-23 分享至微信

在全球食品安全问题日益严峻的背景下,北京大学电子学院张志勇教授及其团队在食品安全快速检测领域取得了显著进展,成功研发出一种基于碳纳米管场效应晶体管(CNT FET)的便携式生物传感器系统。


当前,尽管荧光法、比色法和电化学等生物传感技术已有所发展,但它们在现场应用中的局限性依然明显,如设备成本高、操作复杂、难以适应特殊环境等。张志勇教授团队则另辟蹊径,利用CNT FET生物传感器的高一致性、化学稳定性和生物兼容性,结合先进的半导体微加工工艺,实现了传感芯片的大规模、批量均一制备。


然而,要使这一技术真正应用于现场便携式装置,还需解决传感芯片生物功能界面的洁净封装问题。团队通过引入牺牲层工艺和板上芯片封装(COB)技术,有效避免了封装过程中的传感界面污染,同时采用低温封装和围堰封装方法,确保了芯片的稳定性和可靠性。


为了验证该传感器的性能,张志勇教授团队依据美国食品药品监督管理局(FDA)和国家药品监督管理局(ICH)等国际标准,对传感器进行了系统性的评估。结果显示,该传感器在检测食品毒素AFB1时,反应时间小于60秒,检测限低至0.55 fg/mL(标准品)和0.25 pg/kg(玉米样品),展现了极高的灵敏度和准确性。


此外,团队还通过单盲试验和重复性、特异性考察,进一步验证了传感器的可靠性和稳定性。实验结果表明,该传感器在检测AFB1阳性食物时准确率达100%,且对干扰物的交叉反应极低,重复性分析中标准差仅为0.02,充分展示了其在食品安全检测中的潜力。

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