Neue Ansätze für Chemo‐ und Biosensoren in Siliziumtechnik

Isolatorschichten aus Siliziumnitrid, Aluminiumoxid und Tantalpentoxid verhalten sich in Kontakt mit wäßrigen Elektrolyten pH‐sensitiv. In Abhängigkeit vom pH‐Wert der umgebenden Lösung ändert sich ihre Oberflächenladung an der Grenzfläche zwischen Isolator und Elektrolyt. Diesen Effekt nutzt man bei kapazitiven pH‐Sensoren auf Siliziumbasis aus, und durch die Kombination mit hochspezifischen organischen Makromolekülen wie Enzymen lassen sich damit sog. Biosensoren aufbauen. Die Attraktivität von Enzymen für die Entwicklung von Biosensoren liegt in ihrer großen chemischen Selektivität und Sensitivität begründet, die die molekulare Erkennung und quantitative Erfassung komplizierter Verbindungen möglich macht. Heute verhindert insbesondere die unzureichende Langzeitstabilität solcher Sensoren deren kommerziellen Einsatz in Bereichen wie Lebensmittelkontrolle, Pharmakologie oder Medizin. Der erstmalige Einsatz von Laserablation zur Deposition pH‐sensitiver Schichten und neue Methoden der Fixierung von Proteinen haben jedoch zu wesentlichen Verbesserungen der bisherigen Technologie geführt.