组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
多巴胺（dopamine, DA）；样品基质：人血清、人尿液（100倍稀释），实验体系为 5.0 mM Tris-HCl 缓冲液（pH 5.0）
检测原理
GO 在 450 nm 激发下产生 660 nm 近红外荧光，主要源于 sp2 域中电子-空穴对的辐射复合。DA 与 GO 表面羟基、羧基和环氧基通过静电、π-π 堆积和氢键发生多重非共价相互作用，并在 GO 表面自组装为单分子层或亚单层。DA 附着后，激发态 GO 与 DA 之间发生光诱导电荷转移（PCT），使电子-空穴对非辐射复合，导致 GO 近红外荧光猝灭且发射峰由 660 nm 蓝移至 590 nm。荧光猝灭强度 ΔI 随 DA 浓度升高而增大，低浓度下符合 Stern-Volmer 线性关系，高浓度下符合 Langmuir 吸附等温线。通过 450 nm 激发、660 nm 发射直接读取荧光强度变化，即可实现 DA 的无标记定量检测。
检测灵敏度
LOD: 94 nM (3s)；线性范围: 0.25–20 μM；KSV: 8.3 × 10^4 M^-1
效应效果
该传感器对 DA 具有较高选择性：在 5 μM 干扰物测试中，组氨酸、酪氨酸、色氨酸、丙氨酸、赖氨酸、谷氨酸、丝氨酸、葡萄糖、果糖、蔗糖、苯酚、邻苯二酚、环己六醇、苯胺、苯乙胺、乙胺、L-DOPA、抗坏血酸、尿酸、尿素、人血清白蛋白和牛胸腺 DNA 均未引起 GO 近红外荧光显著变化；抗坏血酸和尿酸虽与 DA 电化学性质相似，但因与 GO 亲和性低而不干扰。方法重现性良好，2.0 μM DA 11 次重复检测 RSD 为 2.0%。人尿和人血清经 100 倍稀释后直接测定，加标回收率为 98–115%。作者认为该无标记近红外方法简单、成本低，可减少生物介质背景干扰，适用于生物流体中 DA 的灵敏选择性检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：氧化石墨烯（GO）纳米片，由天然石墨经改进 Hummers 法制备并经浓硫酸处理，提供近红外荧光（450 nm 激发、660 nm 发射）并作为识别界面
- 识别元件：GO 表面含氧官能团（羟基、羧基、环氧基）与多巴胺（DA）的 -NH3+、邻二酚羟基和苯环通过静电、π-π 堆积和氢键形成多重非共价识别
- 被测物结合层：DA 在 GO 表面自组装为单分子层或亚单层，引起 GO 近红外荧光猝灭
- 信号读出：荧光光谱仪（Hitachi F-4500）以 450 nm 激发、660 nm 发射直接读取 GO 荧光强度变化
中文摘要
尽管石墨烯和氧化石墨烯（GO）的超强荧光猝灭能力已被广泛用于荧光传感器，但其自身独特荧光及其在化学/生物传感中的潜力较少被探索。本文报道了一种基于 GO 的光诱导电荷转移（PCT）无标记近红外（near-IR）荧光生物传感器，用于检测多巴胺（DA）。GO 与 DA 之间的多重非共价相互作用，以及 GO 近红外荧光在皮秒尺度的超快衰减，使 DA 分子能够在 GO 表面有效自组装，并引起显著荧光猝灭，从而可直接读取 GO 的近红外荧光，实现对 DA 的选择性、灵敏检测。该方法检出限为 94 nM，对 2.0 μM DA 进行 11 次重复检测的相对标准偏差为 2.0%，并成功应用于生物流体中 DA 的测定，加标回收率为 98–115%。
英文摘要
While the super fluorescence quenching capacity of graphene and graphene oxide (GO) has been extensively employed to develop fluorescent sensors, their own unique fluorescence and its potential for chemo-/biosensing have seldom been explored. Here we report a GO-based photoinduced charge transfer (PCT) label-free near-infrared (near-IR) fluorescent biosensor for dopamine (DA). The multiple noncovalent interactions between GO and DA and the ultrafast decay at the picosecond range of the near-IR fluorescence of GO resulted in effective self-assembly of DA molecules on the surface of GO, and significant fluorescence quenching, allowing development of a PCT-based biosensor with direct readout of the near-IR fluorescence of GO for selective and sensitive detection of DA. The developed method gave a detection limit of 94 nM and a relative standard deviation of 2.0% for 11 replicate detections of 2.0 μM DA and was successfully applied to the determination of DA in biological fluids with quantitative recovery (98-115%).