電解質溶解有機フィールドエフェクトトランジスタベースの免疫センサーによるラベルフリーC反応性タンパク質電子検出

この貢献では、C反応性タンパク質（CRP）の超高感度検出のために、新しいタイプの電解質溶解フィールド効果トランジスタ（EGOFET）に基づいたラベルフリーの免疫センサーを提案します。バイオセンサーの認識層は、ポリ-3-ヘキシルチオフェン（P3HT）有機半導体表面への抗CRPモノクローナル抗体の物理的な吸着によって製造されます。補足的な非イオン性親水性ポリマーは、非特異的相互作用を防ぎ、P3HT表面に固定された抗体のより良い方向を可能にするブロッキング剤として使用されます。生体分子の固定化手順全体は、有機半導体表面の前処理を必要とせず、機能化プロセス全体が30分未満で完了します。表面プラズモン共鳴（SPR）測定を実施して、P3HTに物理的に吸収された生体分子の量を評価し、堆積した抗CRP層のCRP結合固有性を評価しました。吸着した抗体分子の約23％の部分表面被覆率は、CRPを最も効率的に感知することがわかった。エゴフェット免疫センサーの電気性能は、ベアP3HTエゴフェットデバイスの電動性能と同等であり、得られたCRPキャリブレーション曲線は、6桁（午後4時から2μm）にわたって線形でした。異なるチップで製造された免疫センサーで測定された個々のキャリブレーションポイントの相対標準偏差は1〜14％で、午後2時（220 ng/L）の検出限界が確立されました。新しい電子免疫センサーは、低コストの製造手順と互換性があり、臨床的に関連するマトリックス血清でのCRPバイオマーカーの検出に成功裏に使用されました。CRP検出のためのEGOFET免疫センサーのグラフィカル抽象概略図。抗CRPモノクローナル抗体層は、P3HT有機半導体に物理吸着され、CRPはラベルフリーの電子エゴフェットトランスデューサーによって直接測定されます。

In this contribution, we propose a label-free immunosensor, based on a novel type of electrolyte-gated field-effect transistor (EGOFET), for ultrasensitive detection of the C-reactive protein (CRP). The recognition layer of the biosensor is fabricated by physical adsorption of the anti-CRP monoclonal antibody onto a poly-3-hexyl thiophene (P3HT) organic semiconductor surface. A supplementary nonionic hydrophilic polymer is used as a blocking agent preventing nonspecific interactions and allowing a better orientation of the antibodies immobilized onto the P3HT surface. The whole biomolecule immobilization procedure does not require any pretreatment of the organic semiconductor surface, and the whole functionalization process is completed in less than 30 min. Surface plasmon resonance (SPR) measurements were performed to assess the amount of biomolecules physisorbed onto the P3HT and to evaluate the CRP binding proprieties of the deposited anti-CRP layer. A partial surface coverage of about 23 % of adsorbed antibody molecules was found to most efficiently sense the CRP. The electrical performance of the EGOFET immunosensor was comparable to that of a bare P3HT EGOFET device, and the obtained CRP calibration curve was linear over six orders of magnitude (from 4 pM to 2 μM). The relative standard deviation of the individual calibration points, measured on immunosensors fabricated on different chips, ranged between 1 and 14 %, and a detection limit of 2 pM (220 ng/L) was established. The novel electronic immunosensor is compatible with low-cost fabrication procedures and was successfully employed for the detection of the CRP biomarker in the clinically relevant matrix serum. Graphical abstract Schematic of the EGOFET immunosensor for CRP detection. The anti-CRP monoclonal antibody layer is physisorbed on the P3HT organic semiconductor and the CRP is directly measured by a label-free electronic EGOFET transducer.