个性化DNA测序:CMOS多模传感器平台

1 下载量 129 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 1.01MB PDF 举报
"Lab-on-CMOS技术是一种将多种生物传感功能集成到单片CMOS(互补金属氧化物半导体)芯片上的平台,旨在实现个性化DNA测序。这种平台结合了高灵敏度的离子敏感场效应晶体管(ISFET)、双模式图像与化学传感器以及太赫兹(THz)超材料传感器,以实现无标记、低成本和高通量的测序方法。" 本文主要介绍了三种基于CMOS的无标记传感器技术: 1. 高灵敏度离子敏感场效应晶体管(ISFET)传感器:ISFET是一种能够感知溶液中离子浓度变化的设备。通过pH-to-time-to-voltage转换(pH-TVC),该传感器能够将pH值变化转化为时间信号,再进一步转化为电压输出,从而实现对DNA序列中碱基的精确检测。这种转换机制提高了检测的精度和速度,是个性化DNA测序的重要组成部分。 2. 双模式传感器:这种传感器融合了图像和化学检测两种模式,能够提供更高的准确度。图像模式可能用于捕获DNA分子的物理特性,而化学模式则可检测分子间的相互作用或特定化学反应,两者结合能够更全面地分析DNA序列。 3. 太赫兹超材料传感器:利用THz频段的电磁共振特性,这种传感器能够探测到DNA分子的独特指纹,从而识别不同的碱基序列。电气共振检测方法使得这种传感器在微小尺度上具有高灵敏度,适用于大规模个人化测序应用。 开发的CMOS多模传感器平台集成了这些技术,为未来的个性化DNA测序提供了可扩展的解决方案。这一平台的创新之处在于它能够在单一芯片上整合多种生物传感功能,降低了设备成本,提高了数据处理速度,有助于推动精准医学的发展。关键词包括个性化DNA测序、无标记传感器、ISFET、超材料传感器和多模态技术。 Lab-on-CMOS技术通过集成多种生物传感技术,为实现精准医学中的个性化DNA测序提供了强大工具。这些技术的创新性不仅体现在其无标记、高效率和低成本上,还体现在它们的多功能性和灵活性,能够满足未来生物医学研究和临床应用的需求。