复旦大学彭慧胜/孙雪梅团队：可植入纤维有机电化学晶体管

中国科学化学中国科学化学

复旦大学彭慧胜/孙雪梅团队及其合作者提出了一种柔性可植入的纤维状有机电化学晶体管，能够实现生物体内化学物质微量变化的稳定检测。一维的纤维结构便于植入大脑深部组织，实时记录神经递质等化学物质的动态变化过程，且表现出良好的生物相容性和稳定性。

生物体内化学物质的动态平衡对于维持生理活动和生理功能具有重要意义。化学物质浓度的异常波动通常与疾病之间具有密切联系，因此监控体内化学物质的浓度变化，可以帮助了解机体功能、辅助疾病治疗。然而，这些化学物质往往分布于深部组织之中，且浓度低、变化快。经典的微透析联用高效液相色谱法具有高灵敏度，但其时间分辨率（分钟量级）较低，难以匹配生物体内化学物质秒级乃至毫秒级的快速变化。电化学传感器因其高时间分辨率、操作便捷性和结构多样性，在检测领域得到广泛应用。

有机电化学晶体管作为一种新型电子器件，因其原位放大和传感特性而备受关注。目前报道的有机电化学晶体管多为薄膜状或平面织物结构，能够实现体外或体表化学物质的高灵敏度检测。然而，对于有机电化学晶体管，体内深部组织化学物质的长期稳定检测仍是一个亟待解决的难题。

最近，复旦大学彭慧胜/孙雪梅团队及其合作者基于碳纳米管纤维，通过层层物理、化学修饰以及一体化结构设计，制备得到了柔性可植入纤维状有机电化学晶体管（图1）。具体来讲，通过特异性修饰碳纳米管纤维栅极，分别实现了对于过氧化氢、葡萄糖、多巴胺和谷氨酸等的检测，展现出较高的灵敏度和稳定性。此外，将纤维器件植入小鼠脑部，通过免疫荧光染色未发现明显的炎症反应，体现出器件良好的生物相容性；最后，通过将能够检测多巴胺的器件植入小鼠脑部，实现了对于多巴胺的7天稳定检测，为生物检测领域的发展提供了新思路和新方法。

图1 纤维状有机电化学晶体管的结构、过氧化氢的检测和免疫荧光表征

该研究结果近日在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。详见: Xiaoying Wu, Jianyou Feng, Jue Deng, Zhichang Cui, Liyuan Wang, Songlin Xie, Chuanrui Chen, Chengqiang Tang, Zhengqi Han, Hongbo Yu, Xuemei Sun, Huisheng Peng. Fiber-shaped organic electrochemical transistor for biochemical detections with high sensitivity and stability. Sci. China Chem., 2020,DOI: 10.1007/s11426-020-9779-1.