亮点
- Pyrene-Appended受体分子吸附到 Gii 上会引起显著的电容变化（当带正电荷的pyridinium基团靠近 Gii 表面时）。
- Gii 为基于电容变化的传感机制提供了一个很好的平台。
- 量子电容在传感中的应用可为无线传感带来新的机遇，但仍需进行更深入的研究。
摘要
分子识别和传感可以与石墨烯泡沫表面的界面电容变化相耦合，这种变化与双层效应和增强的量子电容相耦合。
浸入水缓冲介质中的三维石墨烯泡沫薄膜电极（Giii-Sens；厚度约为 40 μm；粗糙度系数约为 100）在吸附基于Pyrene-Appended硼酸的带电分子受体（此处为 4-borono-1-(pyren-2-ylmethyl)pyridin-1-ium溴化物，简称 T1）后，电化学电容会出现数量级的跃迁。这种Pyrene-Appended pyridinium硼酸受体在这里被用作乳酸盐的分子受体。在有乳酸存在且 pH 值为 4.0 时（pH 值优化后），电化学电容（通过阻抗光谱测定）再次翻倍。乳酸结合用希利安结合常数表示（水缓冲液中乳酸=75 mol-1 dm3，α=0.8；人工汗液中乳酸=460 mol-1 dm3，α=0.8；人血清中乳酸=340 mol-1 dm3，α=0.65）。
结果是，在水缓冲介质（pH 值为 4.0）、人工汗液（pH 值调整为 4.7）和人体血清（pH 值调整为 4.0）中，乳酸的选择性分子探针响应 LoD 分别为 1.3、1.4 和 1.8 mM。根据双层结构和量子电容变化，讨论了Pyrene-Appended硼酸的作用。未来，这种新型分子电容传感器可在不消耗分析物的情况下，为更广泛的分析物和更复杂的环境提供选择性无酶分析。
复杂环境中进行选择性无酶分析。
简介
硼酸是一类有效的分子化学受体，对包括葡萄糖和 α- 羟基羧酸在内的一系列分析物具有选择性。
电化学（量子）电容响应。一种相关的基于 “变容器 “的量子电容器装置在石墨烯上吸附了硼酸，并对葡萄糖结合做出了反应。变容二极管的电容与葡萄糖结合时双层结构的变化有关，葡萄糖结合会影响石墨烯内部的电子状态。嵌入功能性微凝胶中的硼酸已被用于检测汗液中的乳酸盐。这里引入了一种特殊的硼酸，它带有正吡啶电荷，与石墨烯电极表面紧密结合。
先合成带有受保护硼酸的前体分子，将其附着在石墨烯表面，然后在与水介质接触时通过释放新戊二醇将其用于传感器。最近的研究表明，T1 可以吸附在石墨烯泡沫薄膜电极上，用于葡萄糖的伏安检测或乳酸的检测。在这些研究中，采用了一种氧化还原活性聚合物来调节聚合物指示剂位移分析法（PIDA）中与分析物结合相关的法拉第电流响应。本文报告了三维石墨烯泡沫的界面电容响应可直接用于传感（无需消耗分析物的法拉第电流），即使在复杂的基质中也无需氧化还原聚合物指示剂。
论文
Pyrene-Appended Boronic Acids on Graphene Foam Electrodes Provide Quantum Capacitance-Based Molecular Sensors for Lactate
https://doi.org/10.1021/acssensors.4c00027
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