传感器

青岛大学韩文鹏博士和龙云泽教授课题组和中科院半导体研究所沈国震研究员柔性传感与系统集成技术课题组合作利用改进的静电喷雾装置制备了具有优异应变传感特性的石墨烯织物。

近些年，大量基于GQDs的发光传感器被开发出来，其中最普遍的光学检测技术之一—荧光探针检测。通过控制荧光的开或关，来检测在生物系统或环境过程中发挥重要作用的许多金属离子和生物分子。因此，探索各种有效和选择性的荧光开关组合一直引起广泛的实验和理论关注。

该研究团队开发出了一款新型生物传感器，可以精确检测血液中微量的凝血酶。凝血酶是一种用来止血的酶，它在人体受伤时帮助血液保留在受损的血管中，在伤口愈合过程中起着至关重要的作用。但让生物学家们更感兴趣的是，在异常情况下凝血酶的浓度会升高，因此，通过检测血液中微小浓度的凝血酶，便可以监测和诊断血液疾病及恶性肿瘤。这一研究成果或将彻底改变血液疾病诊断技术。

这种基于石墨烯的护理点生物传感器将使世界重获自由感，让 “正常 “重回我们的未来。在人们渴望找到解决这一流行病的办法时，GLCM 提供了一种创新的即时检测解决方案，有助于重新开放我们的经济，使雇主能够确保更安全的工作环境，使中小学和大学能够重新开学，并为政府及其一线工作人员提供一种筛查设备，使他们相信有可能结束这场全球性的健康危机。

课题组创造性地通过三维石墨烯水凝胶（3DGA）的柔性表面引导COFs自组装生长，成功制备了3DGA@COFs复合材料，证实了该材料可有效吸附富集蔬菜中的马拉硫磷、喹硫磷和三唑磷等有机磷农药残留，并具有优异的再生性能。结合固相萃取技术，该研究成功建立了一种灵敏度高、选择性强、重现性好的有机磷农药检测方法。在最优条件下，方法的最低检测限为0.01微克/升 – 0.14微克/升，线性范围检测覆盖了0.50微克/升 – 100微克/升，显著提高了有机磷农药残留前处理方法的准确性和稳定性。

据研究员徐东辉介绍，该团队创造性地通过三维石墨烯水凝胶（3DGA）的柔性表面引导COFs自组装生长，成功制备了3DGA@COFs复合材料。并证实该材料可有效吸附富集蔬菜中的马拉硫磷、喹硫磷和三唑磷等有机磷农药残留，并具有优异的再生性能。

美国加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了一种柔软而有弹性的皮肤贴片，可将其戴在脖子上，以连续跟踪血压和心率，同时测量佩戴者的葡萄糖、乳酸、酒精或咖啡因含量。这是第一款可同时监测人体中心血管信号和多种生化指标的可穿戴设备。

研究人员开发的贴片有一个晶体管和一个由石墨烯制成的电极。石墨烯独特的特性使其具有高灵敏度和极低的检测限。石墨烯在传感器中使用适配体进行功能化，适配体是能够与特定化合物结合的单链DNA或RNA的短片段。在可穿戴传感器中，适配体贴片带有负电荷。当它与皮质醇接触时，就会捕捉到激素，导致链子折叠到自己身上，使电荷更接近电极表面。

合肥工业大学食品与生物工程学院瞿昊副研究员以DNA作为识别探针对电解质栅控石墨烯场效应晶体管传感器（SGGT）的栅电极进行修饰，实现了复杂大米样品中As(III)的高灵敏快速检测。

该传感器持续测量患者汗液中主要压力生物标志物——皮质醇的浓度。具体来说，皮质醇是一种类固醇激素，由肾上腺分泌胆固醇。它的分泌由垂体分泌的促肾上腺皮质激素（ACTH）控制。皮质醇在人体中发挥着重要的功能，如调节新陈代谢、血糖水平和血压；它还影响免疫系统和心血管功能。

突破的核心是贴片的高灵敏度和极低的检测限，这是因为由石墨烯制成的电极可以结合并捕获皮质醇，与晶体管一起测量佩戴者汗液中的皮质醇浓度。这是第一个开发的系统，可以在整个昼夜周期中连续跟踪皮质醇浓度，开启了一些非常有用的可能性。

研究工作基于课题组前期相关研究成果，总结了基于碳纳米材料的SERS生物传感器的研究进展，重点介绍了碳基材料作为SERS生物传感器的可用性、灵敏度、生物相容性、表面功能化方法和设计原则等设计策略、基底制备和增强机理方面的基本原理，利用零维碳量子点(CQD)、一维碳纳米管(CNT)、二维石墨烯(G)、氧化石墨烯(GO)等碳基纳米材料和三维空间碳纳米材料或碳基核壳隔离纳米结构(SHINERS)作为衬底材料是SERS生物传感器设计中发展迅速的一个领域，对其在生物医学和生物工程、原位分析、定量分析和柔性光电功能材料等领域的应用进行了总结，并对碳基SERS生物传感器研究面临的主要挑战和未来机遇进行了展望。