赵伟伟/徐静娟/陈洪渊课题组开发了高增益Signal-ON模式的PEDOT:PSS有机光电化学晶体管生物传感策略

基于PEDOT:PSS的有机电化学晶体管（OECT）有着高跨导、低工作电压（<1 V）和优越的生物兼容性等优点，在生物传感、生物电子学和神经形态计算等方面展示出了巨大的前景。然而，由于其一般在耗尽模式下工作（Signal-OFF），其较强的背景信号容易导致传感系统的灵敏度较低。此外，耗尽模式的OECT初始处于常开的状态，这在功耗方面也是不利的。而Signal-ON传感模式没有这些限制。小分子胺去掺杂剂可以改变PEDOT:PSS的掺杂状态，这使其基于Signal-ON模式的生物传感成为可能性。

南京大学赵伟伟、徐静娟、陈洪渊课题组报告了一种MXene/MOFs/NiO肖特基异质结调制的高增益Signal-ON模式的PEDOT:PSS有机光电化学晶体管生物传感方案（图1）。首先用二乙烯三胺去掺杂PEDOT:PSS半导体层，并以Ti₃C₂/PCN-224/NiO肖特基异质结作为栅极来评估酶的活性。该肖特基异质结表现出了优异的门控效果，它不仅能够实现快速的定向电荷转移，而且还保证了电解质可以最大限度地接近具有较大表面积的二维MXene。另外，碱性磷酸酶（ALP）和酪氨酸酶级联反应产生的醌衍生物可作为异质结的有效电子受体，为ALP活性的检测提供了一种创新方法，检测限低至0.001 U L^-1。值得注意的是，该系统表现出高达10⁴的电流增益，据报道，这是现有OECT生物传感设备中最高的。

图1. MXene/MOFs/NiO肖特基异质结调制的Signal-ON模式的PEDOT:PSS有机光电化学晶体管用于生物传感示意图

该成果以“High-Gain Signal-ON PEDOT:PSS Organic Photoelectrochemical Transistor Biosensing Modulated by a MXene/MOFs/NiO Schottky Heterojunction”为题，最新在线发表于Science China Chemistry上（doi: 10.1007/s11426-022-1425-9）。

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【通讯作者简介】

赵伟伟，南京大学化学化工学院副教授，博士生导师。在光/电化学分析和单细胞分析等方面开展了一系列工作。目前主要的研究兴趣有半导体材料合成、光电化学生物分析、光电化学晶体管研究、超微电极制备及应用等。

徐静娟，南京大学化学化工学院教授，博士生导师。1990年武汉大学获学士学位，1997、2000年南京大学获硕士和博士学位。现任南京大学生命分析化学国家重点实验室副主任，Analytica Chimica Acta编辑。研究方向：生命分析化学（光、电分析化学、生物传感、单细胞分析、微纳尺度生物分析）。

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