为高性能传感平台注入活力,看看激光书写是怎么做到的


为高性能传感平台注入活力,看看激光书写是怎么做到的_金融商务_数智化


基于LDG/ mip的电化学传感器能灵敏、选择性地检测水样中的BPA。


KAUST开发了一种简单的方法,使用激光束来制造石墨烯电极,这种电极比用旧方法制造的电极性能更好。


由石墨烯(碳的一种非典型形式)组成的电极可能会改变电活性物质在众多领域的检测和测量方式,从食品安全、临床诊断到环境监测。


石墨烯由多个超薄且高度有序的碳原子蜂窝状环组成。这种多层结构为材料提供了特殊的电子特性,特别是电导率和电催化活性,以及有助于制造电化学传感器的物理特性。


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可以使用CO2激光束在各种基板上制造石墨烯电极。


通常,石墨烯电极是通过从石墨上剥离单个薄片或将活性气体前驱体混合物沉积在基底上而制成的。然而,这些方法需要耗时、多步骤的合成和分离过程;此外,他们很难控制纸张的堆积和氧化。


为了改进技术上具有挑战性和昂贵的方法,Khaled Salama实验室的研究人员与其他人合作,开发了一种简单且可扩展的方法,使用激光束将聚合物或碳前体薄膜转化为石墨烯电极。这种无掩膜的方法产生均匀的、三维多层电极,结合了高孔隙率和表面积,是下一代电化学传感器和生物传感器平台所必需的。


Salama的团队和来自摩洛哥卡萨布兰卡哈桑二世大学的合作者,将激光衍生的石墨烯(LDG)电极用于酚类化合物和相关电活性生物分子等抗氧化剂主要来源的传感平台。


所有被测试的化合物在石墨烯基平台上表现出比传统碳电极体系更高的电催化活性。


来自Salama实验室的博士后Abdellatif Ait Lahcen说:“基于石墨烯的平台在检测扑热息痛(一种常见的药物)方面表现出了出色的性能。”他们还将扑热息痛与抗氧化剂抗坏血酸相结合的商用药片区分开来,抗坏血酸在典型的电化学分析中经常产生干扰。


对一组被称为儿茶酚胺的激素和神经递质的电化学行为的评估也提供了对这些化合物氧化-还原反应机制的深入了解。


有许多电极修饰方法可以提高传感器性能。诸如酶、核酸和抗体之类的生物受体提供了靶标特异性传感器,但它们需要复杂的表面固定技术。


这些天然受体的潜在替代物正在出现。被称为分子印迹聚合物(MIP)的合成聚合物具有耐用性且易于制备。KAUST研究人员计划优化传感器的制造,并将其应用扩展到其他生物分子和疾病生物标志物。Ait Lahcen说:“我们正在开发MIP修饰的仿生传感器,用于早期检测乳腺癌生物标志物。”


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在检测含硫化合物、药物、抗氧化剂、维生素、儿茶酚胺及其前体L-Dopa时,使用激光衍生石墨烯电极(LSGEs)的传感平台比使用碳电极(SPCE)的传统系统表现出更高的电化学性能。


研究人员用MIP修改了LDG电极,从而制造出一种廉价的传感器,用于检测水和塑料样品中的双酚A(BPA)。修饰涉及在BPA分子的存在下在施加电压下合成聚吡咯,该BPA分子充当模板并在去除后在聚合物中留下印迹。与雌二醇、肾上腺素和双酚F等类似物质相比,该传感器对BPA的敏感性和选择性更高。


来自Salama实验室的博士生Tutku Beduk说:“将LDG电极与MIP结合使用将产生新的高灵敏度和选择性的电化学传感器。”


Salama相信,这些基于MIP的传感器将有助于确保水保持清洁、纯净和无毒。

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