中国科学家开发新型晶体管传感器检测羟基自由基

复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室研究员魏大程课题组在场效应晶体管传感器领域取得重要进展。他们开发出一种基于内剪切反应的石墨烯场效应晶体管传感器，实现了对羟基自由基的检测。
近日，相关研究成果以《基于内剪切反应的石墨烯场效应晶体管自由基传感器》为题在线发表于《自然·通讯》。
据介绍，羟基自由基是一种生物体内存在的超高活性自由基，能够破坏细胞与组织内的脂质、蛋白质、DNA等生物分子，与许多疾病及衰老现象密切相关。传统检测方法，诸如电子自旋共振、荧光、色谱、电化学等都需要标记，设备成本高，在选择性、检测限、定量及便利度等方面存在不足。相比之下，场效应晶体管传感器不需要标记，具有高灵敏度、低成本、微型便携、实时检测等优势，是一种潜力巨大的传感技术，被广泛应用于检测金属离子、DNA、蛋白质、有机小分子等。
然而，羟基自由基化学性质非常活泼，很容易转变成其他物质，这使其仅有百万分之一秒的“寿命”而很难被发现。因此，到目前为止还没有关于羟基自由基场效应晶体管传感器的报道。
针对这一问题，魏大程团队开发了一种基于内剪切反应的石墨烯场效应晶体管传感器。在传感器中，石墨烯作为导电沟道。检测过程中，羟基自由基与Au-S键发生氧化剪切反应，从石墨烯表面释放带电金属离子，引起石墨烯沟道的电流变化，从而间接实现对羟基自由基的检测。
该传感器对羟基自由基具有良好的选择性，最低检测浓度达到十亿分之一摩尔。