Anal. Chem: 在通道层中使用具有纳米结构的聚 (3,4-乙烯二氧噻吩) 衍生物的有机电化学晶体管灵敏检测汗液皮质醇

念心

2022-05-20

皮质醇是一种肾上腺皮质类固醇激素，通常被称为“应激激素”，当个体经历压力时由肾上腺分泌。维持血流中正常水平的皮质醇对于个人身体和心理健康至关重要。 因此，测量体液中的皮质醇水平可用作监测健康的生物标志物。基于聚 (3,4-乙烯二氧噻吩): 聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT:PSS) 的有机电化学晶体管 (OECT) 在传感中应用广泛。功能化的 PEDOT 纳米结构是在生物学、电子学和材料科学中更是具有潜在应用。然而，在 OECT 器件的有源通道区域定制功能化的 PEDOT 纳米结构并研究这种纳米结构对传感，特别是汗液生物标志物的影响，仍未得到探索。基于此，台湾科技大学材料科学与工程系Yu-Sheng Hsiao和中央研究院Hsiao-hua Yu研究了装饰在有机电化学晶体管 (OECT) 通道层上的功能化聚 (3,4-亚乙基二氧噻吩) (PEDOT) 纳米结构对检测汗液皮质醇（一种肾上腺皮质激素应激激素）的影响。

本文要点：

（1）OECT 装置的特点是双层通道由 PEDOT：聚苯乙烯磺酸盐 (PSS) 为底层和由单体 EDOT-COOH 和 EDOT-EG₃ 通过无模板电化学聚合设计而成的纳米结构装饰的上层。这种分子设计可使用 1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基磺基琥珀酰亚胺通过羧酸侧链抗体偶联，将皮质醇抗体固定在OECT装置的通道层上，而EDOT-EG₃ 可最大限度地减少生物分子的非特异性结合。

（2）此外，为了证明OECT 器件的有源通道区域中的纳米结构可以增强传感，作者还设计了一种具有 PEDOT:PSS 和聚 (EDOT-COOH-co-EDOT-EG3) 双层但没有任何纳米结构的OECT 设备。与纳米结构活性通道区域的 OECT 装置相比，更多的皮质醇抗体固定在了嵌入纳米管的 OECT 装置上，这充分证实了纳米结构效应。

（3）新型纳米结构嵌入式 OECT 设备在皮质醇浓度为1 fg/mL 至 1 μg/mL内可实时检测，检出限为 0.0088 fg/mL，具有良好的线性 (R2 = 0.9566)。此外，该设备在其他结构相似的干扰化合物对皮质醇具有出色的选择性、高稳定性和重现性。

（4）凭借其对检测 100 ng/mL 皮质醇人工汗液的快速响应，这种纳米结构装饰的 OECT 设备具有潜在的临床实用性和可穿戴传感器的实用性，可用于未来的医疗保健应用。

参考文献：

Jayakrishnan Aerathupalathu Janardhanan, Ying-Lin Chen, Chun-Ting Liu, Hsueh-Sheng Tseng, Po-I Wu, 

Jia-Wei She, Yu-Sheng Hsiao, and Hsiao-hua Yu. Sensitive Detection of Sweat Cortisol Using an Organic Electrochemical Transistor Featuring Nanostructured Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene) Derivatives in the Channel Layer. Anal. Chem. 2022

DOI:10.1021/acs.analchem.2c00497

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c00497