[논문]Cytochrome C-decorated graphene field-effect transistor for highly sensitive hydrogen peroxide detection

Lee, Sang Hun; Kim, Kyung Ho; Seo, Sung Eun; Kim, Mun il; Park, Seon Joo; Kwon, Oh Seok

doi:10.1016/j.jiec.2019.11.009

[국내논문] Cytochrome C-decorated graphene field-effect transistor for highly sensitive hydrogen peroxide detection

Journal of industrial and engineering chemistry : JIEC, v.83, 2020년, pp.29 - 34

Lee, Sang Hun (Department of Bioengineering, University of California Berkeley) , Kim, Kyung Ho (Infectious Disease Research Center, Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology (KRIBB)) , Seo, Sung Eun (Infectious Disease Research Center, Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology (KRIBB)) , Kim, Mun il (BioNanotechnology Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB)) , Park, Seon Joo (Infectious Disease Research Center, Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology (KRIBB)) , Kwon, Oh Seok (Infectious Disease Research Center, Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology (KRIBB))

Abstract ▼ AI-Helper

Abstract High-level in vivo reactive oxygen species (ROS) can damage many biomolecules via oxidative stress and play vital roles in the pathogenesis of several bodily disorders. Therefore, fast and sensitive monitoring strategies for trace ROS, such as hydrogen peroxide (H2O2), are of great significance. Herein, we present a highly sensitive field-effect transistor (FET) sensor based on single-layer graphene for trace hydrogen peroxide (H2O2) detection. Graphene and cytochrome c (Cyt c) were employed as the conductive substrate material and biomolecular receptor for H2O2 detection, respectively. High-efficiency charge transfer can be achieved by reliable electrical contact across the Cyt c/underlying graphene interface. The Cyt c/graphene FET platform exhibited hole-transport behavior with high conductivity and high sensitivity toward H2O2 with a detection limit of 100fM and rapid response time (<1s). Moreover, our sensor platform was able to specifically discriminate H2O2 from a series of interfering substances, such as dopamine, ascorbic acid, glucose, uric acid and glutamate. This result, therefore, demonstrates that the proposed Cyt c/single-layer graphene FET sensor could facilitate the high-efficiency charge transfer between the redox center of the Cyt c/graphene interface, indicating a promising application in future trace H2O2 or free radical biosensors. Graphical abstract We researched a high-performance graphene FET biosensor for high-sensitivity and rapid detection of hydrogen peroxide (H2O2). FET platform was consisted by cytochrome c modified single-layer graphene, and had rapid detection performance with short response time within 1s. Our FET sensor have a high-sensitive of 100fM limit detection, and is able to specifically discriminate H2O2 among bioorganic, such as ascorbic acid, dopamine and glucose. [DISPLAY OMISSION]

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