Dual Ion-Selective Membrane Deposited Ion-Sensitive Field-Effect Transistor Integrating a Whole Blood Processing Microchamber for In Situ Blood Ion Testing

ISFET 材料科学 离子 场效应晶体管 全血 生物医学工程 晶体管 光电子学 纳米技术 化学 电气工程 医学 外科 电压 生物化学 有机化学 工程类
作者
Xiaowen Chen,Nien‐Tsu Huang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:8 (2): 904-913 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acssensors.2c02603
摘要

Blood ion testing is one of the methods that is commonly used for monitoring the immune status and providing physiological information for disease diagnosis. However, traditional blood ion sensing methods often require well-trained operators to process the whole blood sample and perform the measurements using bulky instruments, making real-time and continuous blood ion sensing at the bedside difficult. To address the above issues, we proposed a dual ion-selective membrane deposited ion-sensitive field-effect transistor (DISM-ISFET) sensor integrating a microchamber to enable on-chip serum extraction and in situ Na+/K+ ion sensing. As a proof of concept, we sequentially dispensed NaCl and KCl solutions at various concentrations on the DISM-ISFET to find out the highest ion sensitivity and selectivity. Next, we also confirm the high red blood cell sedimentation and serum purity using a microchamber. Finally, we evaluated the system performance using nine clinical whole blood samples and compared their Na+/K+ ion-sensing results with a commercial pocket ion meter. To sum up, our results showed that a DISM-ISFET system can successfully extract 200 μL serum from 500 μL whole blood sample and simultaneously achieve Na+/K+ ion sensing. All the sample processes and measurements can be finished within 10 min in a single chip. We envision this compact and easy-to-use system can be potentially used for various medical environments requiring real-time and continuous blood ion monitoring, such as in a hemodialysis room, operation room, and intensive care unit.

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