利用普通打印机打印出可视化的生物传感器

中国科学院,2012年05月04日

在国家自然科学基金委的支持下，中科院合肥物质科学研究院智能所张忠平研究员领衔的研究团队利用氧化石墨烯上功能基团的有机胺化反应，制备出具有高荧光量子产率的发光氧化石墨烯。以此为“墨水”，可通过普通打印机在衬底上打印出荧光“开”的生物传感器，这实现了对多种生物分子如生物硫醇、蛋白质、DNA等的可视化、超敏感检测。

可视化的纸基生物传感器具有低成本，易操作等优点，缺点是普通的发光材料难以固定在纸质衬底上并且其光学活性极易丧失。因此，发展适于纸质传感器的发光材料一直是重大挑战。发光氧化石墨烯具有二维的平面结构并且发光稳定，而且可通过普通喷墨打印机以任意形状的图案打印在微孔滤膜上。打印后的图案，在白光下是无色的，而在紫外灯照射下将表现出亮蓝色荧光，并且荧光强度非常均一、稳定（其过程如配图示）。在图案上滴加各种配体修饰的银纳米颗粒，由于银颗粒在石墨烯纳米片上的吸附以及发生的荧光共振能量转移过程，氧化石墨烯的荧光将被猝灭；随后加入与配体对应的目标生物分子，通过剥离银颗粒中断能量转移途径，使荧光重新恢复。上述两种效应构成了可视化荧光“开”的纸质传感器，其对多肽（谷胱甘肽）的可视化检测限达到1纳摩尔，对蛋白质和DNA的检测限分别达10皮摩尔和1纳摩尔。

相关研究结果日前发表在国际著名化学期刊《德国应用化学》上。