青岛科技大学在柔性光电化学传感器应用于无创可穿戴多巴胺监测领域取得新进展
青岛科技大学在柔性光电化学传感器应用于无创可穿戴多巴胺监测领域取得新进展
近日，青岛科技大学化学院周宏教授、姜德刚副教授团队在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（中科院一区TOP，IF = 18.5）发表了题为“Flexible Ti3C2Tx MXene Regulated Photoelectrochemical Sensing Platform for Sensitive Monitoring of Dopamine”的研究论文（https://doi.org/10.1002/adfm.202410546）。姜德刚副教授为该论文的第一作者，周宏教授为通讯作者，青岛科技大学为第一完成单位。
多巴胺（DA）作为一种重要的神经递质，参与神经信号传导、脑血管扩张、脑奖赏回路调节等多种生理功能。DA水平的异常可以指示或导致各种神经系统疾病，包括阿尔茨海默病、帕金森病、嗜铬细胞瘤或精神分裂症。因此，开发用于监测DA的灵敏检测技术可以显著提高诊断能力，在相关疾病的早期阶段给予预防和治疗。然而，现有的方法包括电化学分析，液相色谱，毛细管电泳，化学发光和荧光等通常面临着灵敏度较低或依赖于笨重的仪器等缺点，这限制了它们在便携式DA检测中的广泛应用。开发高选择性的传感器，可以提供一个实时、非侵入性的DA检测仍然具有挑战性。
图1. CMC/MIP传感器的制备和检测DA的机理。
在这项工作中，研究团队提出了一种丝网印刷方法，以实现可规模化生产的柔性PEC基传感器，用于高灵敏度的DA检测。在CdS量子点和g-C3N4之间集成高导电性和柔性的MXene片（简称为CMC）以调节它们的均匀分散并在界面中形成有效的接触界面。在电极中加入MXene不仅提高了电荷转移速率，而且在界面处形成了内建电场，有利于电子-空穴对的分离。因此，所制备的传感器显示出检测范围宽（1 nM~0.1 mM）、检测限低（0.48 nM）、DA检测的高稳定性、选择性和可重复性的综合优势。因此，这项工作展示了用于灵敏DA检测的柔性PEC传感器的可扩展开发，并为未来无创医疗监测的发展带来了新的思路和方案。
图2. 丝网印刷规模化制备CMC/MIP传感器的过程以及应用于多巴胺的检测选择性、灵敏性，稳定性等检测。
综上所述，本工作通过丝网印刷将CMC电极与MIP层集成到柔性PET基底上来实现实时、非侵入性的DA监测。由于在CdS量子点和g-C3N4之间集成了高导电性且柔性的MXene，并进行了适当的能级匹配，相较于传统的光电材料，CMC电极不仅在界面处形成了内建电场，促进了电子-空穴对的分离效率，还具有良好的柔性，可以实现实时、非侵入性的DA检测。因此，这项工作成功地证明了用于灵敏DA检测的柔性PEC传感器的可扩展开发，在实时和无创医疗监测领域将拥有巨大的应用前景。
本课题研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助。
论文题目：Flexible Ti3C2Tx MXene Regulated Photoelectrochemical Sensing Platform for Sensitive Monitoring of Dopamine
论文作者：Degang Jiang, Xueying Cao, Yantian Shi, Jiahao Chen, Xinyue Li, Jing Liu, Hong Zhou
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202410546
来源：青岛科技大学化学与分子工程学院