(Bio)sensores electrónicos que utilizan FET como transductor
La primera parte trata sobre los fundamentos de los FET, los diferentes tipos de FET y cómo utilizar el EmStat Pico para caracterizarlos.
La segunda parte se centra más en los FET avanzados, por ejemplo, el grafeno como semiconductor, los conceptos de los FET electroquímicos orgánicos, etc.
Los transistores de efecto de campo (FET) son componentes electrónicos comunes, pero también son adecuados para construir (bio)sensores químicos con amplificación de señal incorporada. Los electroquímicos dudan a la hora de explorar las posibilidades de los sensores basados en FET, debido al obstáculo que suponen los costes de inversión en herramientas de caracterización. Este seminario web pretende cambiar esta situación.
Dos ponentes:
El Dr. Lutz Stratmann (PalmSens) debatirá con el Dr. Marcin Szymon Filipiak (Instituto de Química Física de la Academia Polaca de Ciencias), experto en FET, los principios básicos de los sensores basados en FET, cómo se caracterizan, qué instrumentos se deben utilizar y algunos ejemplos de aplicación.
Capítulos en vídeo: salta rápidamente a tu tema favorito
- Capítulos del seminario web (bio)sensores electrónicos que utilizan FET como transductor - parte 1
- Capítulos del seminario web (bio)sensores electrónicos que utilizan FET como transductor - parte 2
Capítulos del seminario web (bio)sensores electrónicos que utilizan FET como transductor - parte 1
- 0:00 Presentación de los oradores
- 2:00 Bipotenciostato para medir FETs
- 5:05 Cooperación para la validación con el Instituto de Química Física
- 6:20 Introducción Marcin Szymon Filipiak
- 9:06 ¿Qué son los transistores de efecto campo?
- 11:36 Dos enfoques para conectar el bipotenciostato al FET
- 15:00 Evaluación comparativa de EmStat Pico
- 17:18 Tres arquitecturas para aplicaciones de biosensado
- 20:47 Mediciones de puerta extendida con EmStat Pico
- 29:14 Ventajas y retos de la biodetección basada en FETs
- 32:43 Tamaño del receptor en inmunoFETs, ingeniería de superficies y PEG
- 40:50 Ejemplo de medición de TSH en suero de caballo
- 44:10 Conclusión
- 47:18 Pregunta 1: ¿Es posible medir la transconductancia mediante EIS con un potenciostato PalmSens?
- 48:30 Pregunta 2: ¿Cuál es la función del PEG? ¿Cuál es el mecanismo de detección? ¿Está detectando la carga del analito?
- 48:38 Pregunta 3: ¿Tiene sentido 10nA en la realidad de los bioportátiles?
- 51:21 Pregunta 4:
- 51:20 ¿Puedo utilizar el PalmSens4 para realizar mediciones con FET?
- 54:10 Pregunta 5: ¿Cómo conectar un bipotenciostato a un FET?
- 57:12 Pregunta 6: ¿Por qué están conectados entre sí el electrodo contador y el de referencia?
- 58:55 Pregunta 7: ¿Puede el EmStat Pico medir los tres tipos de arquitecturas FET para la biodetección?
- 1:03:46 Pregunta 8: ¿Cómo mejora el espaciador de PEG la sensibilidad y puede aportar también algunas cargas?
- 1:05:58 Pregunta 9: ¿Cuáles son los parámetros cruciales a la hora de elegir un FET para una aplicación de biosensor?
Capítulos del seminario web (bio)sensores electrónicos que utilizan FET como transductor - parte 2
- 0:00 Presentación de los ponentes
- 0:30 Resumen Biosensores electrónicos que utilizan el transistor de efecto de campo como transductor - parte 1
- 3:20 Introducción Marcin Szymon Filipiak
- 4:55 Capítulo 1 - Bipotenciostato multiplexado miniaturizado para biosensores basados en transistores de efecto de campo
- 5:06 Capítulo 1 - Estudios de prueba de concepto con EmStat Pico MUX16
- 16:20 Capítulo 1 - Conclusión
- 16:52 Capítulo 2 - Grafeno cultivado por CVD en una sola hoja
- 20:40 Capítulo 2 - MOSFET frente a FET de puerta electrolítica
- 21:50 Capítulo 2 - Configuración de la medición GFET con el kit de desarrollo EmStat Pico
- 28:02 Capítulo 2 - Conclusión
- 29:05 Capítulo 3 - Transistor electroquímico orgánico (OECT)
- 31:30 Capítulo 3 - Conclusiones
- 34:35 Pregunta 1 - ¿Es la puerta el electrodo de oro, y también está conectado a tierra?
- 35:23 Pregunta 2 - ¿Cuál es el grosor de la capa de oro?
- 36:00 Pregunta 3 - ¿Qué es el ruido al final del gráfico?
- 37:57 Pregunta 4 - ¿Por qué colocas los FET en una jaula de Faraday mientras que parece que tienes cables largos y sin apantallar?
- 40:46 Pregunta 5 - ¿Por qué 16 MOSFETS del mismo tipo muestran 16 resultados diferentes?
- 42:43 Pregunta 6 - ¿El GFET es estable en el tiempo? ¿O la corriente de fuga aumenta con el tiempo?
- 45:22 Pregunta 7 - ¿Por qué se necesitan hasta 16 transistores para la multiplexación? ¿No bastaría con un solo transistor?
- 48:03 Pregunta 8 - ¿Cuál es la diferencia entre el EmStat Pico Development Kit y el EmStat Pico MUX16?
- 50:19 Pregunta 9 - ¿Cuál es el tiol químico que está utilizando y cuál es la longitud de la cadena?
- 51:10 Pregunta 10 - ¿Por qué no utilizar FETs de nanotubos de carbono que tienen una mayor relación de encendido/apagado que los FET?
Preguntas frecuentes sobre las mediciones FET
Empezar con la medición FET no tiene por qué ser difícil. Lea a continuación las preguntas más frecuentes.
¿Qué instrumento necesito para la caracterización de FET?
Para la caracterización de FET se controlan dos potenciales diferentes, VSD y VG, se registra la corriente fuente-drenaje ISD y, opcionalmente, la corriente de puerta IG. Un potenciostato monocanal no podrá realizar estas mediciones. Se necesita un bipotenciostato, dos potenciostatos monocanal o un instrumento multicanal.
Instrumentos necesarios para la caracterización de FET
Se necesita un bipotenciostato, dos potenciostatos monocanal o un instrumento multicanal.Un EmStat Pico tiene 2 conexiones WE, 2 RE y 2 CE porque tiene 2 canales. Cuando se cambia al modo bipotenciostato, tiene 2 WE, 1 RE y 1 CE. La primera WE puede utilizarse para controlar un potencial variable y la segunda WE para aplicar un potencial constante, mientras ambos electrodos registran corrientes al mismo tiempo.
El uso de un único dispositivo con control de potencial y registro de corriente perfectamente sincronizados para la medición resulta práctico y rentable. Una ventaja del EmStat Pico es la capacidad MethodSCRIPT. Permite disponer eficazmente de auto-ranging en ambos electrodos de trabajo. Las mediciones estándar con bipotenciostato permiten optimizar el intervalo de corriente en el primer WE (auto-ranging), pero el intervalo de corriente en el segundo WE es fijo. El código MethodSCRIPT para esta nota de aplicación (ver Anexo 4.1) incluye un bucle que optimiza también el rango de corriente para el segundo WE.
Empiece con el EmStat Pico Dev Kit¿Puedo utilizar PalmSens4 para este experimento?
Sí, el PalmSens4 Bipotentiostat es capaz de realizar estos experimentos, pero no habrá auto-ranging para los segundos electrodos de trabajo. Una buena manera de superar esta limitación es dividir el barrido en múltiples mediciones. Esto se hace convenientemente en la ventana de scripting de PSTrace.
Descubra el PalmSens4 con Bipotenciostato¿Por qué combinó CE1 y RE1 en el EmStat Pico?
Sólo necesitamos controlar el potencial como en un sistema de 2 electrodos. No necesitamos el sistema de 3 electrodos. Por lo tanto, combinamos CE1 y RE1.
Más información sobre los sistemas de 2 y 3 electrodos¿Cómo se manipula el potencial WE1 sin la referencia RE1?
El EmStat Pico se utiliza como un bipotenciostato en lugar de dos canales separados. Esto significa que WE0 y WE1 comparten el mismo RE y CE.
Más sobre bipotenciostatos¿Cómo funciona MethodSCRIPT?
MethodSCRIPT es el lenguaje que habla la última generación de potenciostatos PalmSens. MethodSCRIPT le proporciona un control total sobre el instrumento o el módulo potenciostato. MethodSCRIPT le permite personalizar y combinar técnicas de medición y realizar acciones que incluyen el uso del almacenamiento a bordo, el análisis de datos y el control de periféricos externos. El EmStat Pico, por ejemplo, es compatible con MethodSCRIPT.
Utilice MethodSCRIPT en el EmStat Pico Dev Kit
Lea la nota de aplicación - Caracterización de FET
Más información sobre MethodSCRIPT
¿Está disponible el código que se muestra para realizar mediciones FET?
Sí, el código se describe en la nota de aplicación correspondiente y está disponible como descarga en la Base de conocimientos, junto con la nota de aplicación sobre cómo utilizar el código:
MethodSCRIPT para realizar mediciones de FET
Lea la nota de aplicación - Caracterización de FET¿Cómo ayuda el espaciador PGE a mejorar la sensibilidad?
PEG - El polietilenglicol es biorrepulsivo y reduce la cantidad de adsorción inespecífica.
¿Cómo funciona una asociación con PalmSens, dado que un socio proporciona una plataforma de biosensores FET?
PalmSens no proporciona investigación por contrato. PalmSens sería el proveedor de los instrumentos y usted caracterizaría su plataforma de biosensores FET.
¿Puedes mantener constante la corriente fuente-drenaje y medir el cambio de tensión de drenaje durante un barrido de puerta?
En los FET de grafeno se suele mantener constante la corriente fuente-drenaje. El EmStat Pico no es un galvanostato, por lo que, de momento, esto no es posible. El PalmSens4 es capaz de mantener la corriente constante.
Descubra el PalmSens4 con Bipotenciostato¿Un sensor basado en un FET de puerta extendida amplifica la señal del mismo modo que un FET integrado del potenciostato utilizado en el modo potenciostático?
La pregunta continúa: Por lo tanto, ¿no sería más seguro/más fiable confiar en los FET integrados o incluso añadir un FET integrado adicional para amplificar la señal en caso necesario?
Respuesta: Los principios deberían ser los mismos. La ventaja de elegir su propio FET es que puede elegir los parámetros que mejor se adapten a su principio de medición y a su sonda. Los FET de puerta extendida son un buen ejemplo para demostrar el principio de funcionamiento de otros tipos de FET químicos (ISFET, GFET), por lo que, con fines educativos, es la mejor opción.