纳米结构门控有机电化学晶体管用于动态生物pH条件下的精准葡萄糖监测

　　针对传统电化学葡萄糖传感器在近中性生物流体中检测限不足、稳定性差及pH/温度敏感等问题，研究人员开发了一种基于金修饰多孔激光诱导石墨烯（AuNC/LIG）门电极的柔性非酶有机电化学晶体管（OECT）传感器。该传感器展现出超高灵敏度（LOD 0.08 μM）、180天稳定性（降解率～10%）、自pH校准能力及尺寸不依赖性，为可穿戴汗液葡萄糖监测提供了低成本、可规模化生产的解决方案。

　　

糖尿病患者的日常健康管理亟需一种能够无创、实时、连续监测近中性生物流体（如汗液）中痕量葡萄糖的技术。尽管基于低维材料或多孔结构的电化学传感器性能有所提升，但高昂成本、长期稳定性差以及pH/温度波动导致的性能漂移仍是行业痛点。传统非酶传感器需在强碱环境中工作，而酶基传感器则受限于受体易降解的问题。更棘手的是，电极微型化会显著降低灵敏度，且三电极构型存在参比电极电位漂移风险。

电子科技大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，创新性地将金纳米簇修饰的多孔激光诱导石墨烯（AuNC/LIG）门电极与有机电化学晶体管（OECT）结合，开发出兼具超高灵敏度与环境鲁棒性的柔性葡萄糖传感器。该器件通过激光刻蚀和原位电置换反应实现电极制备与修饰，利用PEDOT:PSS的pH响应特性实现自校准，其检测限达0.08 μM（pH=7.4），在180天内性能衰减仅10%，且温度波动（30-40°C）和器件缩小时均保持稳定性能。

关键技术方法

1. 激光诱导石墨烯（LIG）制备：通过激光直写聚酰亚胺薄膜生成多孔石墨烯电极基底；
2. 原位电置换修饰：在LIG表面均匀沉积金纳米簇（AuNC）增强催化活性；
3. OECT器件集成：以PEDOT:PSS为沟道材料构建晶体管，利用其跨导放大信号；
4. 自pH校准机制：通过PEDOT:PSS电导率与pH的关联性补偿环境干扰。

研究结果
设计原理
AuNC/LIG门电极在近中性条件下催化葡萄糖氧化，产生的法拉第电流通过OECT跨导效应放大输出信号，较传统三电极构型灵敏度提升2个数量级。

性能验证
传感器在人工汗液中线性范围覆盖1 μM-1 mM（生理相关浓度），且对尿酸、抗坏血酸等干扰物表现出高选择性。微型化实验中，固定栅极/沟道面积比可维持性能不变，突破传统传感器尺寸限制。

环境稳定性
在pH 5-9范围内通过PEDOT:PSS电导率变化自动校正读数偏差，30-40°C温度变化下响应波动<5%，180天后灵敏度保留90%。

结论与意义
该研究通过激光微加工与OECT机制的协同创新，首次实现了非酶葡萄糖传感器在动态生理环境中的精准监测。其规模化生产潜力（单个器件成本<1美元）和汗液-血糖关联分析能力，为糖尿病管理提供了革命性工具。未来可通过修饰适配体或分子印迹聚合物拓展至其他生物标志物检测，推动个性化医疗发展。