基于铜基金属有机框架的 液栅型石墨烯晶体管高灵敏检测葡萄糖

将金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料的电催化活性和液栅型石墨烯晶体管(Solution-gated graphene transistor,SGGT)的信号放大作用结合,构建了一种新型SGGT无酶葡萄糖传感器.以均苯三甲酸(BTC)为有机配体,采用溶剂热法合成铜基MOF材料(Cu-BTC),利用Nafion膜将Cu-BTC材料固定到玻碳电极上,并作为栅极,以单层石墨烯作为晶体管沟道.此传感器的传感机理是基于葡萄糖在修饰有Cu-BTC的栅电极上发生电化学反应,引起施加于SGGT的有效栅电压的变化,从而改变了沟道载流子浓度和沟道电流.由于Cu-BTC对葡萄糖良好的电催化活性及SGGT的高灵敏度,Cu-BTC修饰的SGGT传感器对葡萄糖表现出优异的传感性能,线性范围为1 nmol/L～40 mmol/L,检出限低至1 nmol/L,优于大多数传统葡萄糖检测方法.同时,此传感器对汗液和血液中的主要成分(如尿素、乳酸、多巴胺、抗坏血酸、尿酸等)表现出较好的抗干扰性能,在长期重复实验中表现出良好的稳定性,并成功应用于人体汗液中葡萄糖的检测.Cu-BTC修饰的SGGT传感器有望应用于糖尿病治疗和临床监测中的葡萄糖无酶无创检测.