Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2019 / с. 33-36

Перспективность разработки биосенсоров на основе AlGaN/GaN HEMT

А.Г. Гудков, С.В. Агасиева, В.Г. Тихомиров, В.В. Жердева, Д.В. Клинов, В.Д. Шашурин


Аннотация

Разработка и исследование биосенсоров для ранней и быстрой диагностики широкого спектра заболеваний, обеспечивающей существенное снижение смертности и потерь рабочего времени за счет своевременного лечения, является актуальной задачей во многих странах. Активному продвижению биосенсорики способствует и то обстоятельство, что это междисциплинарная область, использующая достижения самых разных сфер знаний: от физиологии до нанотехнологий и электроники.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Александр Григорьевич Гудков, д-р техн. наук, профессор, ФГБУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»,
Светлана Викторовна Агасиева, канд. техн. наук, доцент, ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», г. Москва,
Владимир Геннадьевич Тихомиров, канд. техн. наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), г. С.-Петербург,
Виктория Вячеславовна Жердева, канд. биолог. наук, доцент, ГБОУ ДПО «РМАПО» МЗ РФ,
Дмитрий Владимирович Клинов, канд. физ.-мат. наук, зав. лабораторией, лаборатория медицинских нанотехнологий, ФГБУ ФНКЦ ФХМ ФМБА,
Василий Дмитриевич Шашурин, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, кафедра «Технологии приборостроения», ФГБУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», г. Москва,

Список литературы

1. Наноструктуры в биомедицине / Под ред. К.Е. Гонсалвес, К.Р. Хальберштадт, К.Т. Лоренсин, Л.С. Наир. Пер. с англ. – М.: Бином, Лаборатория знаний, 2012. 519 с.
2. Гудков А.Г., Жердева В.В., Тихомиров В.Г. и др. Современные направления биосенсорной диагностики in vivo // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2016. № 2. С. 20-28.
3. Варфоломеев С.Д., Евдокимов Ю.М., Островский М.А. Сенсорная биология, сенсорные технологии и создание новых органов чувств человека // Вестник Российской академии наук. 2000. № 2 (70). С. 99-108.
4. Гудков А.Г., Шашурин В.Д., Агасиева С.В. и др. Применение резонансно-туннельных нанодиодов для повышения эффективности преобразователя электромагнитной энергии инвазивных биосенсорных систем на базе технологии радиочастотной идентификации // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2014. № 2. С. 15-20.
5. Агасиева С.В., Зыбин А.А., Тихомиров В.Г. и др. Концепция построения биосенсора на основе НЕМТ // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2017. Т. 9. № 2. С. 13-18.
6. Агасиева С.В., Вьюгинов В.Н., Тихомиров В.Г. и др. Увеличение стойкости GaN HEMT к воздействию повышенной температуры // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2017. Т. 9. № 2. С. 19-21.
7. Вьюгинов В.Н., Гудков А.Г., Зыбин А.А. и др. Выбор схемотехнических, конструкторских и технологических решений при разработке инвазивного транзисторного биосенсора // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. Т. 22. № 4. С. 66-70.
8. Гудков А.Г., Агасиева С.В., Петров В.И. и др. Исследование возможностей радиочастотной идентификации с пассивными метками в инвазивной биосенсорике // Медицинская техника. 2015. № 2. С. 26-29.
9. Гудков А.Г., Тихомиров В.Г., Агасиева С.В. и др. Изучение выходных характеристик гетероструктурных транзисторов для биосенсоров методом математического моделирования // Медицинская физика. 2017. № 5. С. 82-86.
10. Agasieva S.V., Gudkov A.G., Ivanov Y.A. et al. Prospects for application of radio-frequency identification technology with passive tags in invasive biosensor systems // Biomedical Engineering. 2015. Vol. 49 (2). PP. 26-29.
11. Tikhomirov V.G., Gudkov A.G., Agasieva S.V. et al. The sensitivity research of multiparameter biosensors based on HEMT by the mathematic modeling method // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 917. Р. 042016.
12. Yinghui Sun, Rongming Wang, Kai Liu Substrate induced changes in atomically thin 2-dimensional semiconductors: Fundamentals, engineering, and applications // Applied Physics Reviews. 2017. Vol. 4 (1). Р. 011301.
13. Kang B.S., Wang H.T., Pearton S.J. et al. Electrical detection of biomaterials using AlGaN/GaN HEMTs // J. Appl. Phys. 2008. Vol. 104 (8). Р. 031101.
14. Hung S.C., Wang Y.L., B. Hicks S.J. et al. Integration of Selective Area Anodized AgCl Thin Film with AlGaN/GaN HEMTs for Chloride Ion Detection // Electrochemical and Solid-State Letters. 2008. Vol. 11 (9). РР. H241-H244.
15. Тихомиров В.Г., Малеев Н.А., Кузьменков А.Г. и др. Исследование влияния параметров затворной области на статические характеристики полевых СВЧ-транзисторов на основе псевдоморфных гетероструктур AlGaAs–InGaAs–GaAs // Физика и техника полупроводников. 2011. T. 45. Вып. 10. С. 1405.
16. Tikhomirov V., Zemlyakov V., Volkov V. et al. Optimization of the parameters of HEMT GaN/AlN/AlGaN heterostructures for microwave transistors using numerical simulation // Semiconductors. 2016. Vol. 50. № 2. PP. 244-248.
17. Kang B.S., Wang H.T., Gila B.P. et al. pH sensor using AlGaN/GaN high electron mobility transistors with Sc2O3 in the gate region // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 91. Р. 012110.
18. Tao Kong, Yang Chen, Yiping Ye et al. An amperometric glucose biosensor based on the immobilization of glucose oxidase on the ZnO nanotubes // Sensors and Actuators B. 2009. Vol. 138. PP. 344-350.
19. Chu B.H., Kang B.S., Hung S.C. et al. Aluminum Gallium Nitride (GaN)/GaN High Electron Mobility Transistor-Based Sensors for Glucose Detection in Exhaled Breath Condensate / / Journal of Diabetes Science and Technology. 2010. Vol. 4 (1). PP. 171-179.
20. Fall P.J., Szerlip H.M. Lactic Acidosis: From Sour Milk to Septic Shock // J. Intensive Care Med. 2005. Vol. 20. PP. 255-271.
21. Ma S., Liao Q., Liu H. et al. An excellent enzymatic lactic acid biosensor with ZnO nanowires-gated AlGaAs/GaAs high electron mobility transistor // Nanoscale. 2012. Vol. 4. PP. 6415-6418.
22. Baur B., Howgate J., Eickhoffa M. et al. Catalytic activity of enzymes immobilized on AlGaN/GaN solution gate field-effect transistors // Applied Physics Methods. 2006. Vol. 89. P. 183901.
23. Gupta S.K., Wu H.H., Kwak K.J. et al. Interfacial design and structure of protein/polymer films on oxidized AlGaN surfaces // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. Vol. 44. P. 034010.
24. Foster C.M., Collazo R., Sitar Z. et al. Cell Behavior on Gallium Nitride Surfaces: Peptide Affinity Attachment versus Covalent Functionalization // Langmuir. 2013. Vol. 29. PP. 8377-8384.
25. Chih-Cheng Huang, Geng-Yen Lee, Jen-Inn Chyi et al. Study of Protein- Peptide Binding Affinity Using AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors // ECS Trans. 2013. Vol. 50 (6). PP. 223-232.
26. Makowski M.S., Bryan I., Sitar Z. et al. Kinase detection with gallium nitride based high electron mobility transistors // Appl. Phys. Lett. 2013. Vol. 103. Р. 013701.
27. Wang Y., Casal P., Lu W. et al. Toward single molecule detection in physiological buffer using planar FET biosensors / Proceedings of the 71st Annual Device Research Conference (DRC 2013). IEEE Catalog Number: CFP13DRC-POD. 2013. P. 6.
28. Sarangadharana I., Regmia A., Yen-Wen Chena et al. High sensitivity cardiac troponin I detection in physiological environment using AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT) Biosensors // Biosensors and Bioelectronics. 2018. Vol. 100. РР. 282-289.
29. Chia-Ho Chu, Sarangadharan I., Regmi A. et al. Beyond the Debye length in high ionic strength solution: direct protein detection with field-effect transistors (FETs) in human serum / / Springer Nature. Scientific Reports. 2017. Jul. 12. Vol. 7 (1). P. 5256.
30. Arden W., Brillouet M., Cogez P. et al. ITRS More-than-Moore Whitepaper / The International Technology Roadmap for Semiconductors Consortium. 2010 / http://www.itrs.net, http:// www.itrs.net/Links/2010ITRS/ IRC-ITRS-MtM-v2%203.pdf.
31. Leamon J.H., Rothberg J.M. Cramming More Sequencing Reactions onto Microreactor Chips // Chem. Rev. 2007. Vol. 107. PP. 3367-3376.
32. Bergveld P. Thirty Years of ISFETOLOGY – What Happened in the Past 30 Years and What May Happen in the Next 30 Years // Sens. and Actuat. B: Chem. 2003. Vol. 88. PP. 1-20.
33. Bausells J., Carrabina J., Errachid A., Merlos A. Ion-sensitive field-effect transistors fabricated in a commercial CMOS technology // Sensors and Actuators B: Chemical. 1999. Vol. 57. Iss. 1-3. PP. 56-62.