Highly sensitive interfaces of graphene electrical-electrochemical vertical devices for on drop atto-molar DNA detection

Autor(es)

Mattioli, Isabela A. ^[1] ; Hassan, Ayaz ^[1] ; Sanches, Natalia M. ^[1] ; Vieira, Nirton C. S. ^[2] ; Crespilho, Frank N. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Chem, BR-13560970 Sao Carlos, SP - Brazil

^[2] Univ Fed Sao Paulo, Inst Sci & Technol, BR-12231280 S ao Jose Dos Campos, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: BIOSENSORS & BIOELECTRONICS; v. 175, MAR 1 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

The development of novel high-sensitivity DNA-based biosensors is beneficial, as these devices have applications in the identification of genetic risk factors, medical diagnostics, and environmental monitoring. Herein, we report on the first robust device capable of detecting DNA on a microliter drop with a zepto-molar (10(-21)) concentration. To accomplish this, we engineered an electrical-electrochemical vertical device (EEVD) that comprises a novel drain and source terminal in a short-circuited configuration, paired with an ideal nonpolarizable reference electrode. Vertical electron transfer occurs perpendicularly to the graphene plane, while the electronic current flows through the graphene van der Waals (vdW) heterojunctions. Ferrocene adsorbed on graphene was strategically chosen as the vdW heterojunction redox component. Charge carrier insertion into the graphene makes the EEVD 10 times more sensitive than traditional graphene field-effect transistors. Interfacial potential changes were measured for single-stranded DNA detection with an unprecedented zepto-molar limit of detection. (AU)

• Processo FAPESP: 19/12053-8 - Eletrodos de alto desempenho aplicados em baterias orgânicas e em biocélulas a combustível
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/07508-3 - Explorando as propriedades elétricas e ópticas de derivados de grafeno para detecção de cianotoxinas
• Beneficiário: Nirton Cristi Silva Vieira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 17/20493-2 - Estudo de metaloenzimas por eletroquímica acoplada à espectroscopia vibracional
• Beneficiário: Lucyano Jefferson Alves de Macêdo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/11071-0 - Desenvolvimento e aplicação de eletrodos compósitos impressos descartáveis à base de nanopartículas metálicas e grafite-poliuretana
• Beneficiário: Isabela Alteia Mattioli
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 19/15333-1 - Células híbridas bio-foto-eletroquímicas para conversão de energia solar
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular