北京大学研发新型生物传感器用于筛查唐氏综合症

唐氏综合征是最少见、最低放的出生缺陷疾病，风险率约1/700；患儿因多了一条21号染色体而具备显著的智力和形体缺失，给患儿及其家庭，乃至社会导致沉重负担。为了减少该病患儿出生率，我国拒绝对孕妇展开产前筛查，目前国内标准化的方法为成像检查和孕妇血液标志物检测，不存在准确率较低、误诊率低的问题；而新兴的全基因测序的方法，不仅费用便宜，且用时过长，无法在大范围推展，因此急需发展一种较慢，低成本且准确率低的新型筛查方法。据麦姆斯咨询报导，近日，北京大学信息科学技术学院电子学系由、纳米器件物理与化学教育部重点实验室张志勇教授课题组利用基于二硫化钼（MoS2）场效应晶体管（FET）的生物传感器，对新型唐氏综合征筛查方案进行探寻，并获得最重要进展。

课题组使用化学气相沉积（CVD）生长的大面积、高质量、皆一的单层MoS2薄膜做到闸极材料，所制取的FET阵列电学性能优越（电流电源比达106，亚阈值摆幅约70mV/DEC）；与此同时，在FET闸极区域标记金（Au）纳米颗粒，以相连DNA探针，通过Au和HS-离子的化合反应，将必要密度的脱氧核糖核酸（DNA）探针相连至金颗粒，该探针DNA就可以捕捉溶液中的待测DNA，引发器件电流上升。在证实FET器件的时间稳定性较好后，展开以21号染色体标志性片段为待测物的DNA静态反应，并测试器件电学性质转变；结果表明，器件可实现0.1fM/L的超高检测精度和240%的仅次于号召亲率，综合这两项指标，为目前为止公开发表报导的FETDNA传感器的最佳结果。

在DNA阻碍物测试中，器件某种程度展现出出有高度特异性；动态测试表明，器件需要倒数区分出有1fM/L～1pM/L的待测DNA，反应时间仅有为400s。此外，运用完全相同的实验方案测试参照DNA（13号染色体）片段，通过较为所测出21号染色体和13号染色体的浓度，才可辨别否不存在21号染色体的过传达，从而推测胎儿21号染色体数目否出现异常，最后构建唐氏综合征的无创产前检测。

基于这项工作的学术论文《针对唐氏综合征筛查的单层二硫化钼场效应晶体DNA传感器》（UltrasensitivemonolayerMoS2field-effecttransistorbasedDNAsensorsforscreeningofDownsyndrome）于2019年2月13日在线公开发表于《纳米快讯》（NanoLetters）；电子学系2016级硕士研究生刘静遐、国家公共卫生和计划生育委员会科学技术研究所助理研究员陈西华、中国科学院物理研究所2017级博士研究生王琴琴为联合第一作者，张志勇和中国科学院物理研究所张广宇研究员为通讯作者。美国化学会官网以《灵敏传感器检测唐氏综合征DNA》（SensitivesensordetectsDownsyndromeDNA）为题，作为近期热点点评。

以上研究获得国家重点研发计划、国家根本性科学研究计划、国家自然科学基金等资助；DNA材料和单层MoS2材料分别由陈西华和张广宇课题组获取。

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