研究透视：复旦大学Nature Protocols-分子机电系统
生物研究和诊断应用，通常需要分析生物流体内的痕量分析物。尽管在开发精确的分子检测方面，目前已经取得了相当大的进展，但敏感性和抵抗非特异性吸附之间的权衡，仍然是挑战之一。
近日，复旦大学 王学军Xuejun Wang，魏大程Dacheng Wei等，在Nature Protocols上发文，报道了基于固定在石墨烯场效应晶体管上，分子机电系统molecular-electromechanical system (MolEMS)测试平台的实现。分子机电系统MolEMS是一种自组装的DNA纳米结构，包含刚性四面体基底和柔性单链DNA悬臂。悬臂的机电致动调节，靠近晶体管通道的感测事件，提高信号转导效率，而刚性基底，防止生物流体中存在背景分子的非特异性吸附。
分子机电系统MolEMS可在几分钟内，实现蛋白质、离子、小分子和核酸的非扩增检测，并且在100μL测试溶液中，具有几个拷贝的检出限，提供了一种具有广泛应用的分析方法。
该项研究，提供了分子机电系统MolEMS设计和组装、传感器制造，以及分子机电系统MolEMS在几个应用中的操作程序。同时，还描述了构建便携式检测平台的普适性。构建装置约需18小时，完成从样品添加到结果测试约需4分钟。
图1:液体门控场效应晶体管field-effect transistors，FET传感器的示意图。
图2:分子机电系统molecular-electromechanical system ，MolEMS 石墨烯graphene，g-场效应晶体管FET的工作原理。
图3:分子机电系统MolEMS的结构设计。
图4:分子机电系统MolEMS自装配的工作流程
图5:制备和使用分子机电系统 石墨烯-场效应晶体管 MOLEMS g-FET器件的工作流程。
图6:分子机电系统MolEMS的机电操作。
图7:在生物流体中，分子机电系统MolEMS的长期稳定性。
图8:在分析物测试中，分子机电系统MolEMS的通用性。
图9:电极制作。
图10:石墨烯合成、转移和图案化。
图11:静电驱动的表征。
图12:电气测量设置。
图13:基于分子机电系统 石墨烯-场效应晶体管 MolEMS g-FET，SARS-CoV-2核酸检测的工作流程。
图14:实时电流测量分析。
图15:噪声分析和检出限limit of detection，LOD估计。
图16:便携式测试系统。
图17:在分析物测试中，分子机电系统MolEMS的预期结果。
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本文译自Nature。
