Low-Cost and Desktop-Fabricated Biosensor for Rapid and Sensitive Detection of Circulating D-Dimer Biomarker

生物传感器 材料科学 洁净室 电容感应 电极 纳米技术 光刻 检出限 光电子学 电镀 计算机科学 化学 色谱法 操作系统 物理化学 图层(电子)
作者
Shanshan Li,Yu Jiang,Shigetoshi Eda,Jie Wu
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:19 (4): 1245-1251 被引量:18
标识
DOI:10.1109/jsen.2018.2881916
摘要

Disposable point-of-care biomedical applications demand low-cost biosensing systems that can provide rapid detection with accessible fabrication requirements and user-friendly operation. Here, we present an easy-to-operate and cleanroom-free desktop-fabricated biosensor that is capable of reliable detection for human D-dimer biomarkers on-site. Interdigitated electrodes are used as the biosensor, and they are fabricated using commercial compact discs and home-made gadgets. The compact disc-based electrode arrays are patterned by wet-etching and followed by electroplating of polypyrrole (PPy). The nano-porous structures of PPy enhance the immobilization of protein probe on the electrode surface. The sensor performance is further enhanced by the ac electrokinetics (ACEK) capacitive sensing method. ACEK capacitive sensing induces ACEK effects that direct analytes toward the electrode surfaces, significantly promoting probe-target binding. Our sensor can quantitatively detect D-dimer biomarkers in 1 min with a limit of detection of 1 pg/mL. In contrast, Nyquist or Bode plots can only qualitatively distinguish positive and negative samples. Furthermore, the total cost of each test, together with the lithography material and compact disk, is only around U.S. $1, and it is acceptable to be disposable. The sensitive device yields wide-ranging and significant advantages for biomedical and lab-on-a-chip applications for undeveloped areas.
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