组成图示
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传感器类型
场效应晶体管(FET)生物传感器
检测对象
多巴胺（dopamine, DA）；样品基质：PBS（pH 7.2）缓冲溶液，文中提及潜在血浆、尿液
检测原理
多巴胺在 Pt 栅极表面发生电化学氧化，生成邻多巴胺醌（o-dopaminequinone），并产生法拉第电流。该电流降低电解质/栅极界面电位降，使 OECT 的有效栅压 Veff_g 增加。PEDOT:PSS 通道在更高有效栅压下发生掺杂状态或载流子浓度变化，导致源漏通道电流 ID 改变。在固定 Vg=0.6 V、VDS=-0.1 V 下，实时监测 ID 变化即可定量多巴胺。ΔVeff_g 与 log[DA] 在 5×10^-8 M 至 3×10^-6 M 范围内线性，斜率为 174 mV/decade，电容比 Cc/Cg=4.8。该传感器无特异性生物识别元件，依赖 Pt 的电催化氧化；晶体管跨导将界面电位变化放大为电流变化，因此灵敏度高于直接安培法。
检测灵敏度
LOD: lower than 5 nM；线性范围: 5 × 10−8 M–3 × 10−6 M（ΔVeff_g vs. log[DA]）；灵敏度斜率: 174 mV/decade
效应效果
不同栅极对 50 nM 多巴胺的归一化电流响应（NCR）为：GE 无明显响应，MWCNT–CHIT/GE 约 0.01，Au 0.037，Pt 0.042，MWCNT–CHIT/Pt 未增强；0.6 V 栅压响应最大。Pt 栅极 OECT 检出限低于 5 nM，而相同 Pt 电极传统安培法在 50 nM 以下无明显响应，灵敏度提高约一个数量级。与文献相比，LOD 优于 ISFET（7×10^-5 M）、MWCNT-Nafion/GC（1.4×10^-6 M）和混合涂层 Pt（2.5×10^-5 M），与聚磺水杨酸修饰 GC（5×10^-9 M）相当或更优。文中未报告选择性、稳定性、RSD 或实际样品回收率，作者认为 OECT 适合低成本、高灵敏的血浆/尿液多巴胺检测，仍需校准。
传感器的构成
- 基底：玻璃片（glass slide），承载器件并提供绝缘支撑
- 源漏电极：金（Au）电极，热蒸发制备，提供源漏电流读出
- 半导体通道：PEDOT:PSS 薄膜（约80 nm），作为 OECT 活性层，响应有效栅压变化
- 栅极电极：石墨（GE）、金（Au）、铂（Pt）电极，其中 Pt 最佳，与电解质接触并催化氧化多巴胺
- 纳米修饰层：多壁碳纳米管-壳聚糖（MWCNT–CHIT）杂化层，修饰 GE 或 Pt 栅极，增强电催化活性
- 识别元件：无特异性生物识别元件，传感界面为 Pt 栅极，直接电化学氧化多巴胺
- 电解质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.2），提供离子传导背景介质
中文摘要
本文首次报道了基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)（PEDOT:PSS）的有机电化学晶体管（OECT）用于多巴胺检测。器件采用玻璃基底，热蒸发金源漏电极，旋涂约80 nm PEDOT:PSS 半导体通道，并分别以石墨（GE）、金（Au）、铂（Pt）以及多壁碳纳米管-壳聚糖（MWCNT–CHIT）修饰的 GE 或 Pt 作为栅极电极。在磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.2）中，多巴胺在栅极表面发生电化学氧化，改变有效栅压并引起通道电流变化。结果表明，OECT 对多巴胺的灵敏度取决于栅极材料和栅压；Pt 栅极在 0.6 V 栅压下响应最高。该器件对多巴胺的检出限低于 5 nM，比采用相同 Pt 电极的传统电化学安培法高约一个数量级。作者认为 OECT 具有低成本、高灵敏、易微型化等优点，有望用于血浆和尿液等多巴胺生物检测。
英文摘要
Organic electrochemical transistors (OECTs) based on poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonic acid) (PEDOT:PSS) with different gate electrodes, including graphite, Au and Pt electrode, etc., have been used as dopamine sensor for the first time. The sensitivity of the OECT to dopamine depends on its gate electrode and operation voltage. We find that the device with a Pt gate electrode characterized at the gate voltage of 0.6 V shows the highest sensitivity. The detection limit of the device to dopamine is lower than 5 nM, which is one order of magnitude better than a conventional electrochemical measurement with the same Pt electrode. It is expected that OECT is a good candidate for low cost and highly sensitive biosensor for the detection of dopamine.