Analytical Chemistry：基于适配体功能化的超洁净石墨烯场效应晶体管生化传感器对抗生素的超灵敏检测

《背景介绍》

抗生素因在抑制病原体生长方面的奇妙特性，对医疗健康和食品安全做出了显著贡献。然而，随之而来的抗生素滥用问题造成了严重的环境污染。水体中抗生素含量因与人们的健康息息相关而备受关注，水环境中抗生素的精准检测已成为重点研究领域。目前，虽然有几种生物分析检测技术可以用来对抗生素进行分析，比如，液相色谱法、拉曼光谱法以及基于荧光、比色法、晶体管和电化学的生化传感器检测法，但这些方法在检测限、灵敏度、便捷程度方面仍有提升空间。近年来，基于FET的生化传感器表现出可靠、环保、高灵敏、便捷的特点，有望成为新一代传感平台。

近期，山东大学韩琳教授课题组报道了一种用于抗生素高灵敏检测的超净石墨烯场效应晶体管传感平台，并对标品、类实际样本、渤海湾实际样本进行检测分析，探索了CRCT新型转移工艺及适配体传感模型，相关成果以“Ultrasensitive Antibiotic Perceiving Based on Aptamer-Functionalized Ultraclean Graphene Field-Effect Transistor Biosensor”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上（DOI: doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03732）。该项研究是与中国地质大学孙军教授、中科院生态环境研究中心宋帅教授、中科院海洋所李才文教授合作完成，张宇和韩琳教授为论文的共同通讯作者，硕士研究生王顺为论文的第一作者。

研究的主要内容

本研究使用超洁净石墨烯和适配体开发了基于场效应晶体管（FET）的生物传感器，用于超灵敏四环素检测。通过设计的樟脑-松香清洁转移（CRCT）方案制备高质量石墨烯，减少石墨烯表面缺陷。选取四环素特异性适配体，构建并表征了适配体功能化的抗生素生化传感器。对不同转移方法构筑的生化传感器进行传感测试，探究洁净石墨烯及适配体传感系统对传感灵敏度的增益机理。最后，通过检测从渤海湾入口获得的实际样品中的抗生素，对CRCT-FET生物传感器进行验证。

图一：石墨烯场效应晶体管生化传感器的制备流程图。

图二：四环素传感机理图

小结

该研究开发了一种基于GFET的生物传感器，使用CRCT超洁净石墨烯和适配体，用于四环素的超灵敏检测。通过设计CRCT新型转移方法制备高质量石墨烯，通过适配体功能化构建具备生物选择性的高性能生化传感器。对标品、类实际样本及实际样本分别进行了传感测试验证，探究传感工作机理及信号增强原因，为开发新一代高性能生化传感平台提供思路。