基于碳化丝织物的柔性有机电化学晶体管，用于高灵敏度和选择性的多巴胺检测

人们对可穿戴电子设备，人造皮肤和物联网的兴趣日益增长，导致对用于检测各种生物，环境和运动刺激的柔性传感器的消费需求很高。在检测速度，灵敏度和选择性方面，对柔性生物传感器的要求比对环境传感或运动检测的要求更为严格，因为体液中的生物化学物质通常与许多低浓度的类似物混合。在包括毛细管电泳，液相色谱，化学发光和紫外可见光谱在内的各种生物传感方法中，电化学方法在响应时间和灵敏度方面都具有明显的优势，因此已被广泛用于生物分析物的传感器中。多巴胺是大脑神经系统释放的一种神经递质，在大脑技能方面起着非常重要的作用，其非正常流失会引发帕金森等疾病，因此准确测定多巴胺的浓度一直是生物分析中的一项重要任务。

上海交通大学郭小军教授、吴东清副教授、刘瑞丽特别研究员等相关研究人员利用Nafion和还原氧化石墨烯包裹的碳化丝织物(Nafion/rGO/CSF)制成用于有机电化学晶体管(OECT)传感器的无贵金属栅电极。CSF的分层结构可以有效地增加电极的电导率，避免rGO和Nafion的聚集，从而使基于Nafion / rGO / CSF的OECT传感器具有对多巴胺（DA）的出色检测能力，1 nM的超低检测限， 从1 nM到30μM的检测范围，以及高的选择性。此外，基于Nafion/rGO/ csf的OECT传感器具有优异的电化学传感性能，并且可以在弯曲状态和人工尿液中保留，这将极大地促进其在柔性电子领域的应用。相关研究成果以“Carbonized silk fabric-based flexible organic electrochemical transistors for highly sensitive and selective dopamine detection”为题发表在《SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL》上。

图1. a）Nafion / rGO / CSF电极的制造过程示意图。b）和c）Nafion / rGO / CSF在不同放大倍数下的SEM图像。d）和e）嵌入环氧树脂的Nafion / rGO / CSF切片的横截面TEM图像。

图2. a）以Nafion / rGO / CSF作为无贵金属栅电极的柔性有机电化学晶体管（OECT）传感器的照片。b）DA在柔性OECT传感器的栅电极上的电氧化。c）OECT传感器的工作原理示意图。

上述结果表明，碳基栅电极的OECT传感器也可以获得与贵金属栅电极相当的高灵敏度，为制造高性能、低成本的柔性OECT传感器提供了一种新思路。

DOI: 10.1016/j.snb.2019.127414