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利用石墨烯电极开发新型分子传感器和生物传感器

据麦姆斯咨询报道,阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员使用一种激光划线技术,将柔性聚酰亚胺聚合物的局部加热至2500°C或更高,以在贴片表面形成碳化图形而开发出了一种新型石墨烯电极。

这些黑色的贴片厚度约为33 μm,它们的高度多孔特性能够使被测分子充分渗透材料。

这项研究的主要研究员Pranati Nayak称,黑色贴片中片状石墨烯裸露的边缘能够高效的与其它被测分子交换电子。

Nayak说:“具有更多边缘位点的石墨烯电极,比那些依赖碳或碳氧化物位点的材料活性效率更高。”

研究人员在其中一个石墨烯电极中加入了铂纳米颗粒催化剂,以加快与其它分子的电化学反应。在与两种不同测试分子的实验中,这款电极的电子交换速度相比其它碳电极高数百倍,并且经过20余次循环测试以后,其性能还没有明显损失。

该研究团队利用这款石墨烯电极开发了一款针对三种重要生物分子的传感器,包括:抗坏血酸维生素C、多巴胺以及尿酸。当被测分子到达电极表面时会释放出电子,产生与其浓度成比例的电流。关键的是,每种分子的电化学响应具有不同的电压,这意味着该传感器能够无干扰地同时测量被测分子的浓度。

这款电极能够精确的探测微摩尔浓度的分子,无论是在灵敏度还是在检测下限方面,都完胜多款市面上的竞争产品。

现在,研究人员希望在石墨烯上增加痕量的其它原子(如氮等)以提高其传感性能,并利用其它适配体(绑定特定目标分子的短链DNA、RNA或多肽)来增强电极的性能,开发出新型生物传感器。

延伸阅读:

《Fujitsu开发出全球首款应用新型石墨烯原理的气体传感器》

《气体传感器技术和市场》

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