新型「墨水」可製成生物傳感器

2021-01-15 科學網

 

近日，在國家自然科學基金的支持下，中科院合肥物質科學研究院智能所研究員張忠平領銜的研究團隊利用氧化石墨烯上功能基團的有機胺化反應，製備出具有高螢光量子產率的發光氧化石墨烯。以此為「墨水」，可通過普通印表機在襯底上列印出螢光「開」的生物傳感器，這實現了對多種生物分子如生物硫醇、蛋白質、DNA等的可視化、超敏感檢測。相關研究結果日前發表在國際著名化學期刊德國《應用化學》上。

 

據了解，可視化的紙基生物傳感器具有低成本、易操作等優點，缺點是普通的發光材料難以固定在紙質襯底上並且其光學活性極易喪失。因此，發展適於紙質傳感器的發光材料一直是重大挑戰。發光氧化石墨烯具有二維的平面結構並且發光穩定，而且可通過普通噴墨印表機以任意形狀的圖案列印在微孔濾膜上。列印後的圖案，在白光下是無色的，而在紫外燈照射下將表現出亮藍色螢光，並且螢光強度非常均一、穩定。

 

據研究人員介紹，該「墨水」的原理依賴於兩種效應：在圖案上滴加各種配體修飾的銀納米顆粒，由於銀顆粒在石墨烯納米片上的吸附以及發生的螢光共振能量轉移過程，氧化石墨烯的螢光將被猝滅；隨後加入與配體對應的目標生物分子，通過剝離銀顆粒中斷能量轉移途徑，使螢光重新恢復。

 

上述兩種效應構成了可視化螢光「開」的紙質傳感器，其對多肽（穀胱甘肽）的可視化檢測限達到1納摩爾，對蛋白質和DNA的檢測限分別達10皮摩爾和1納摩爾。（來源：中國科學報 邱銳）

 

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