成果简介
随着可穿戴电子设备的快速发展，健康监测正经历着从以医院为中心的治疗到以病人为中心的诊断的根本转变。门控石墨烯晶体管因其独特的信号放大作用、低能耗和对小型化的兼容性，为开发高灵敏度的可穿戴设备提供了一个有效的平台。然而，直接在干燥的皮肤表面进行实时汗液成分监测仍然是一个重大挑战。本文，湖北大学何云斌教授课题组等在《Anal. Chim. Acta》期刊发表名为“Graphene electrochemical transistor incorporated with gel electrolyte for wearable and non-invasive glucose monitoring”的论文，研究成功地设计和制造了一个用于葡萄糖检测的基于皮肤的柔性凝胶电解质石墨烯晶体管（GEGT），该晶体管由用Au纳米粒子修饰的还原氧化石墨烯（AuNPs/RGO）纳米复合材料修饰的栅电极和单层石墨烯通道组成。用甘油凝胶代替传统的液体电解质，不仅能更好地贴合人体皮肤，还可以起到液体收集的作用，为传感器提供稳定的测试条件。
基于石墨烯通道的高电子迁移率和AuNPs/RGO纳米复合材料的优异电催化性能，构建的GEGT传感器对葡萄糖具有良好的选择性、低工作电压（0.5V）、宽检测范围（10nM-25mM）和低检测限（10nM）。该装置在弯曲半径为4毫米的情况下，经过多达1000次的弯曲循环，仍能保持稳定的性能。此外，GEGT传感器在实际佩戴过程中显示出良好的汗液检测精度和灵敏的动态响应，这为构建可穿戴晶体管设备和实时健康跟踪提供了保障。
图文导读
图1. 由AuNPs/RGO纳米复合材料功能化栅极和单层石墨烯通道组成的GEGT示意图。
图2、甘油凝胶电解质的特性和GEGT的柔韧性
图3、传感器的线性检测范围和检测限图示
小结
综上所述，成功设计制造了一种基于甘油凝胶电解质的柔性凝胶电解质石墨烯晶体管（GEGT）传感器，用于葡萄糖的检测。GEGT传感器可以在长达1000次弯曲循环后保持稳定的传感性能。这表明所构建的柔性GEGT克服了传统刚性器件的局限性，非常适合人体皮肤，即使在干燥环境中也能长期稳定地监测电生理信号。该传感器在实际应用中具有准确的检测结果和人体佩戴过程中灵敏的动态响应，表明其在无创可穿戴智能医疗监测领域具有广阔的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1016/j.aca.2022.340719
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