طراحی و شبیه سازی زیست حسگر تشخیص باکتری ایشرشیا کولی با استفاده از ترانزیستور اثر میدان ارگانیک بر روی نیم رسانای پنتاسین

در این مقاله با استفاده از ترانزیستور اثر میدان ارگانیک، زیست حسگری برای تشخیص باکتری Escherichia Coli(O157:H7) طراحی شد و رفتار آن در مواجهه با باکتری و در محیط آزمایش، مورد تحلیل و شبیه سازی قرار گرفت. طراحی این زیست حسگر شامل دو قسمت ساختار و مواد است. در قسمت ساختار برای اولین بار از پیکربندی OCMFET برای تشخیص باکتری استفاده شد و به منظور بهبود عملکرد و پایداری، بر روی آن اصلاحاتی انجام گرفت. این ساختار، پیش از این فقط برای تشخیص هیبریداسیون DNA بکارگرفته شده بود. در ساختار اصلاح شده از یک مسیر میکروفلوییدیک برای ورود و خروج آنالیت استفاده شده که این امر تشخیص در حجم های بسیار کم آنالیت، با کارایی و سرعت بالا را ممکن ساخته است. در بخش مواد نیز از نیم رسانای ارگانیک پنتاسین با توجه به مزایایی مثل سازگاری با محیط زیست، ارزان و آسان بودن فرآیندهای ساخت وعدم نیاز به تجهیزات گران قیمت استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد با گذشت 2 دقیقه از زمان اعمال آنالیت حاوی باکتری E. Coli با غلظت  Cfu/mL100 به سنسور، تعداد 35 عدد باکتری به سطح تشخیصی سنسور می چسبند که منجر به شیفت 72 میلی ولتی در منحنی مشخصه ترانزیستور می شوند. این شیفت طی 5 دقیقه به حدود 174 میلی ولت به ازای تشخیص 86 باکتری می رسد که نشان دهنده حساسیت بالای سنسور می باشد. زمان پاسخ سریع، حساسیت بالا، سازگاری با محیط زیست، قابلیت ساخت با تکنولوژی موجود، و ارزان بودن از مزایای دیگر این ساختار می باشد.