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美國(guó)萊斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種利用有機(jī)電化學(xué)晶體管（OECT）顯著提升酶和微生物燃料電池靈敏度的新方法，為生物電子傳感領(lǐng)域帶來(lái)突破性進(jìn)展。相關(guān)研究發(fā)表在《Device》期刊上。該方法將電信號(hào)放大1000至7000倍，并大幅提高信噪比，為下一代高靈敏度、低功耗生物傳感器在健康和環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用鋪平道路。 傳統(tǒng)生物傳感器依賴目標(biāo)生物分子與傳感器的直接相互作用，但在不兼容的電解質(zhì)環(huán)境中可能受限。新方法通過(guò)將OECT與燃料電池電子耦合，避免了這一問(wèn)題。研究團(tuán)隊(duì)將OECT與兩種生物燃料電池（酶燃料電池和微生物燃料電池）集成，發(fā)現(xiàn)OECT能顯著放大信號(hào)并降低背景噪聲，使測(cè)量更加精確。 這項(xiàng)技術(shù)最有前途的應(yīng)用之一是亞砷酸鹽檢測(cè)，這是水安全的關(guān)鍵需求。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了具有亞砷酸鹽反應(yīng)的細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移途徑的大腸桿菌，使它們能夠檢測(cè)濃度低至每升0.1微摩爾的亞砷酸鹽的存在，并從OECT放大信號(hào)中獲得清晰，可測(cè)量的響應(yīng)。 除了環(huán)境應(yīng)用之外，該系統(tǒng)還可以徹底改變可穿戴式健康監(jiān)測(cè)，其中節(jié)能和高靈敏度的生物傳感器需求量很大。例如，利用微生物燃料電池成功地證明了汗液中乳酸的感知，這是肌肉疲勞的一個(gè)指標(biāo)。 研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這一方法將改變生物電子傳感的設(shè)計(jì)思路，為醫(yī)療診斷和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域提供簡(jiǎn)單、高效且可擴(kuò)展的解決方案。 《每日科學(xué)》網(wǎng)站（www.sciencedaily.com） |
