组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
多巴胺(dopamine, DA，血液/生物流体)、尿酸(uric acid, UA，生物流体)、葡萄糖(glucose，人血清/唾液/血液)、乳酸(lactate，样品基质未明确)、乙醇(ethanol，样品基质未明确)、甘油(glycerol，样品基质未明确)、吗啡(morphine，微流控样品)、尼古丁(nicotine，血浆)、亲和素(avidin，溶液)
检测原理
PEDOT基传感器以导电聚合物膜作为换能界面。PEDOT通过掺杂/去掺杂改变电导，并可固定酶、抗体、MIP或纳米材料。被测物与识别元件结合或被酶催化后，产生电活性产物（如H2O2、NADH）或改变界面电荷/阻抗；在电化学模式下，CV、SWV、安培或EIS将氧化还原电流、阻抗变化转换为定量信号，电流或阻抗随被测物浓度增加而变化。在有机晶体管模式中，酶反应或离子变化调制PEDOT:PSS沟道电导，使漏极电流随葡萄糖等浓度变化。Au NPs、Pd NPs、PB等通过催化和电子转移放大信号，晶体管结构提供额外电学放大。
检测灵敏度
LOD: 75 μM (glucose)；线性范围: 0.5–30 mM (glucose)；线性范围: 1–20 μM (uric acid)；线性范围: 0.01–0.2 mM (morphine)；线性范围: 1.1–16.5 mM (glucose, OFET)；LOD: 10−16 mole level (avidin)
效应效果
PEDOT电极选择性良好：多巴胺与抗坏血酸氧化峰分离约0.2 V，可在1 mM抗坏血酸存在下检测1 μM多巴胺，并具抗污性。葡萄糖传感器在人血清中测定值与商用血糖仪偏差在3.24%以内，检测限75 μM，线性范围0.5–30 mM；有机晶体管葡萄糖传感器线性范围1.1–16.5 mM，覆盖血糖3.85–8.25 mM。MIP系统可检测0.01–0.2 mM吗啡，并能在血浆中检测尼古丁。神经电极经400次氧化还原循环电荷容量仅损失30%，体内极化16 h电导率下降11%；活细胞嵌入PEDOT后至少120 h存活。作者认为其适合低成本、可量产医疗诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极(GCE)、铂(Pt)微电极、ITO玻璃或PDMS微流控通道，提供导电基底与信号转换基础
- 导电聚合物修饰层：PEDOT:PSS或PEDOT-OTs，通过电化学/化学聚合形成导电膜，提供电子传递、生物分子固定与界面调控
- 纳米材料修饰层：金纳米粒子(Au NPs)、钯纳米粒子(Pd NPs)或普鲁士蓝(PB)，增强催化氧化、电子转移和灵敏度
- 识别元件：葡萄糖氧化酶(GOD)、辣根过氧化物酶(HRP)、抗体/生物素-亲和素体系、分子印迹聚合物(MIP)或活细胞/微生物，实现特异性识别或催化
- 信号标记/放大元件：H2O2、NADH、被测物氧化产物或晶体管沟道电导变化，将生物事件转换为电学信号
- 读出方式：循环伏安(CV)、方波伏安(SWV)、安培法、阻抗谱(EIS)或有机晶体管漏极电流，完成定量检测
中文摘要
医学诊断领域对简单、一次性、响应快、易操作、成本低且可大规模生产的检测设备需求不断增长。聚合物基微流控器件在成本与量产方面具有优势，适合生物传感器应用。导电聚合物基电化学传感器因结构简单、灵敏度高，在感染性疾病诊断、基因突变检测、药物发现、法医鉴定和食品技术等领域展现出应用潜力。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)及其衍生物因高稳定性、高电导率（最高约400–600 S/cm）和高透明度而成为最有前景的导电聚合物之一。本综述总结了PEDOT在诊断传感中的新方向，包括神经微电极、多巴胺选择性检测、酶电极、免疫传感器、分子印迹聚合物传感器、活细胞嵌入电极、微生物传感以及全聚合物微流控器件等，并讨论了其挑战与未来发展方向。
英文摘要
Demand is growing in the field of medical diagnostics for simple, disposable devices that also demonstrate fast response times, are easy to handle, are cost-efficient, and are suitable for mass production. Polymer-based microfluidic devices meet the requirements of cost efficiency and mass production and they are suitable for biosensor applications. Conducting polymer-based electrochemical sensors have shown numerous advantages in a number of areas related to human health, such as the diagnosis of infectious diseases, genetic mutations, drug discovery, forensics and food technology, due to their simplicity and high sensitivity. One of the most promising group of conductive polymers is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and its derivatives due to their attractive properties: high stability, high conductivity (up to 400-600 S/cm) and high transparency. This review paper summarizes newly developed methods associated with the application of PEDOT to diagnostic sensing.