復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國家重點實驗室研究員魏大程課題組在場效應(yīng)晶體管傳感器領(lǐng)域獲重要進(jìn)展。4月4日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊》。

據(jù)介紹，羥基自由基（•OH）是一種生物體內(nèi)存在的超高活性自由基，能夠破壞諸如細(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)。

場效應(yīng)晶體管傳感器是一種潛力巨大的傳感技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于檢測金屬離子、DNA、蛋白質(zhì)、有機(jī)小分子等。然而，•OH自由基化學(xué)性質(zhì)非常活潑，壽命很短，只有10−6秒量級，很容易轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)。因此，到目前為止還沒有•OH自由基場效應(yīng)晶體管傳感器的報道。

為此，魏大程團(tuán)隊開發(fā)了一種基于內(nèi)剪切反應(yīng)的石墨烯場效應(yīng)晶體管傳感器。在傳感器中，石墨烯作為導(dǎo)電溝道，并在石墨烯表面修飾金納米顆粒，以Au-S鍵在金納米顆粒表面固定原卟啉分子。當(dāng)加入帶電金屬離子，金屬離子會和原卟啉分子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而對石墨烯產(chǎn)生電摻雜。在檢測過程中，•OH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，發(fā)生石墨烯的去摻雜，引起石墨烯溝道的電流變化，從而間接實現(xiàn)對•OH自由基的檢測。采用不同濃度金屬離子修飾的FET傳感器進(jìn)行檢測，就能夠半定量地測量•OH的濃度。該傳感器對•OH具有良好的選擇性，最低檢測濃度達(dá)到10−9 M。

據(jù)悉，這是首例•OH自由基場效應(yīng)晶體管傳感器。同時，魏大程團(tuán)隊還原位測量了器件表面培養(yǎng)的Hela細(xì)胞在LPS刺激下釋放的•OH自由基，展現(xiàn)出這種技術(shù)在生物傳感及相關(guān)領(lǐng)域巨大的實用價值。

復(fù)旦大學(xué)聚合物分子工程國家重點實驗室和高分子科學(xué)系分別為第一、第二完成單位。高分子科學(xué)系博士后王振、碩士生易孔陽為共同第一作者。高分子科學(xué)系魏大程研究員為通訊作者，主持該項研究工作。

復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國家重點實驗室研究員魏大程團(tuán)隊長期致力于開發(fā)場效應(yīng)晶體管電學(xué)材料，包括共軛有機(jī)分子、大分子、低維納米材料，研究場效應(yīng)晶體管器件的設(shè)計原理以及在光電、化學(xué)傳感、生物傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。（來源：科學(xué)網(wǎng) 黃辛）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-019-09573-4