利用普通打印機(jī)打印出可視化的生物傳感器

在國家自然科學(xué)基金委的支持下，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能所張忠平研究員領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)利用氧化石墨烯上功能基團(tuán)的有機(jī)胺化反應(yīng)，制備出具有高熒光量子產(chǎn)率的發(fā)光氧化石墨烯。以此為“墨水”，可通過普通打印機(jī)在襯底上打印出熒光“開”的生物傳感器，這實(shí)現(xiàn)了對多種生物分子如生物硫醇、蛋白質(zhì)、DNA等的可視化、超敏感檢測。

可視化的紙基生物傳感器具有低成本，易操作等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是普通的發(fā)光材料難以固定在紙質(zhì)襯底上并且其光學(xué)活性極易喪失。因此，發(fā)展適于紙質(zhì)傳感器的發(fā)光材料一直是重大挑戰(zhàn)。發(fā)光氧化石墨烯具有二維的平面結(jié)構(gòu)并且發(fā)光穩(wěn)定，而且可通過普通噴墨打印機(jī)以任意形狀的圖案打印在微孔濾膜上。打印后的圖案，在白光下是無色的，而在紫外燈照射下將表現(xiàn)出亮藍(lán)色熒光，并且熒光強(qiáng)度非常均一、穩(wěn)定（其過程如配圖示）。在圖案上滴加各種配體修飾的銀納米顆粒，由于銀顆粒在石墨烯納米片上的吸附以及發(fā)生的熒光共振能量轉(zhuǎn)移過程，氧化石墨烯的熒光將被猝滅；隨后加入與配體對應(yīng)的目標(biāo)生物分子，通過剝離銀顆粒中斷能量轉(zhuǎn)移途徑，使熒光重新恢復(fù)。上述兩種效應(yīng)構(gòu)成了可視化熒光“開”的紙質(zhì)傳感器，其對多肽（谷胱甘肽）的可視化檢測限達(dá)到1納摩爾，對蛋白質(zhì)和DNA的檢測限分別達(dá)10皮摩爾和1納摩爾。