전 글에서, EGFET의 원리와 '이온' 중심의 bio-material을 sensing 하는 소자를 설명하였습니다.
2022.10.02 - [반도체/Biosensor] - 1. Biosensor의 종류, 원리 (ISFET, EGFET) (Feat Graphene)
1. Biosensor의 종류, 원리 (ISFET, EGFET) (Feat Graphene)
이 글을 들어오신 분들은 '한글 자료'를 보시고 달려오셨을 것이라고 생각합니다. 제가 티스토리를 시작한 이유는 다음과 같습니다. Biosensor 관련 자료를 구하기가 정말 어려웠었고, 관련 분야에
yonsekoon.tistory.com
이온 중점 Biosensor는 'ISM'이라는 박막을 통해 원하는 target 이온 물질 만을 sensing 한다고 하였습니다.
하지만 원하는 측정 물질이 '이온'이 아닐 수도 있습니다.
이번 장에서는 DNA, Protein, Virus 등 다양한 bio-material를 sensing 하는 소자를 공부하겠습니다.
DNA, Protein, Virus 등 다양한 bio-material를 sensing 하는 소자는 어떻게 구현할까요?
전 장에서 말씀드린 것처럼 ISM을 증착시킬까요?
아닙니다. 앞서 거론한 bio-material은 전해질이 아니기 때문에, 이온 분리가 안 됩니다ㅠㅠ.
이럴 땐, 'bio-receptor'이라는 화학 물질을 사용합니다.
Bio-receptor
Bio-Receptor가 무엇일까요?
원하는 target analyte '만' 반응하여 결합되는 물질입니다.
(ISM과 매우 비슷하지만, Membrane 형태가 아니라 channel 위에 receptor를 '고정'시키는 방식입니다.)
Target analyte 마다 bioreceptor는 다릅니다.
| Target analyte | Bio-receptor |
| Ion(Ca, Na, K, Mg..) | ISM |
| DNA | 핵산 |
| 단백질 | Antibodies |
| 바이러스 | Enzymes |
대략적으로 이렇게 정리가 가능합니다.
세상엔 수많은 바이러스가 있습니다. 이를 하나하나 판별하는 Bio-receptor 또한 다릅니다.
예를 들어 에볼라 바이러스에 걸렸는데, 코로나 자가 키트에 반응하면....
Bio-receptor 관련 연구는 '생명공학자'들이 할 임무이기 때문에, 저희는 소자 설계에 집중을 하면 됩니다.
DNA, Virus, Bacteria Biosensor mechanism
'채널'의 표면의 변화에 따라 IDS 값과 Conductivity가 달라지고, 이로 인해 I-V curve가 shift 됩니다. 이 변화량을 sensing 합니다.
위 소자는 Zika virus biosensor입니다.
Si 위에 절연체를 놓은 후, graphene channel, source, drain을 증착시켜 연결합니다.
(MOSFET과 달리 언제나 전기가 통하는 상태이겠죠?) (저희는 이걸 '전극'이라 부르기로 했어요)
Channel의 표면이 bio-material 흡착에 따라 달라져, drain-soruce current가 바뀐다고 단순하게 이해하셔도 될 것 같습니다.
전 장에서 말한 소자랑 달리 이번 소자는 테스트 결과가 양성/음성으로 나옵니다..
이번 장은 Virus, DNA biosensor에 대해 대략적으로 말씀드렸습니다.
이상 BioSensor 관련 포스팅을 마치도록 하겠습니다.
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