中國(guó)科學(xué)家開發(fā)新型晶體管傳感器檢測(cè)羥基自由基

新華社上海4月10日電(記者郭敬丹、吳振東)復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員魏大程課題組在場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們開發(fā)出一種基于內(nèi)剪切反應(yīng)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)羥基自由基的檢測(cè)。

近日，相關(guān)研究成果以《基于內(nèi)剪切反應(yīng)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管自由基傳感器》為題在線發(fā)表于《自然·通訊》。

據(jù)介紹，羥基自由基是一種生物體內(nèi)存在的超高活性自由基，能夠破壞細(xì)胞與組織內(nèi)的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNA等生物分子，與許多疾病及衰老現(xiàn)象密切相關(guān)。傳統(tǒng)檢測(cè)方法，諸如電子自旋共振、熒光、色譜、電化學(xué)等都需要標(biāo)記，設(shè)備成本高，在選擇性、檢測(cè)限、定量及便利度等方面存在不足。相比之下，場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器不需要標(biāo)記，具有高靈敏度、低成本、微型便攜、實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，是一種潛力巨大的傳感技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)金屬離子、DNA、蛋白質(zhì)、有機(jī)小分子等。

然而，羥基自由基化學(xué)性質(zhì)非常活潑，很容易轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)，這使其僅有百萬(wàn)分之一秒的“壽命”而很難被發(fā)現(xiàn)。因此，到目前為止還沒有關(guān)于羥基自由基場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器的報(bào)道。

針對(duì)這一問題，魏大程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于內(nèi)剪切反應(yīng)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器。在傳感器中，石墨烯作為導(dǎo)電溝道。檢測(cè)過程中，羥基自由基與Au-S鍵發(fā)生氧化剪切反應(yīng)，從石墨烯表面釋放帶電金屬離子，引起石墨烯溝道的電流變化，從而間接實(shí)現(xiàn)對(duì)羥基自由基的檢測(cè)。

該傳感器對(duì)羥基自由基具有良好的選擇性，最低檢測(cè)濃度達(dá)到十億分之一摩爾。