激光书写将生命带入高性能传感平台

基于LDG / MIP的电化学传感器可以灵敏地和选择性地检测水样品中的BPA。

KAUST开发的一种简单方法是使用激光束来制造石墨烯电极，该石墨烯电极的性能要优于通过旧方法生产的石墨烯电极。

由石墨烯（一种非典型的碳形式）组成的电极可能会改变从食品安全和临床诊断到环境监测1,2,3的众多领域中检测和测量电活性物质的方式。

石墨烯包括多个超薄且高度有序的相互连接的蜂窝状碳原子环片。这种多层结构为材料提供了出色的电子性能，尤其是导电性和电催化活性，以及​​可用于制造电化学传感器的物理特征。

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片材或将前体的反应性气态混合物沉积到基板上来生产的。但是，这些方法涉及耗时的多步合成和隔离过程。此外，他们还难以控制纸张的堆叠和氧化。

为了改进技术上具有挑战性且昂贵的方法，Khaled Salama实验室的研究人员与其他研究人员合作开发了一种简单且可扩展的方法，该方法使用激光束将聚合物或碳前体膜转换为石墨烯电极。这种无掩模方法可产生均匀的三维多层电极，这些电极结合了高孔隙率和表面积，这是下一代电化学传感器和生物传感器平台所必需的。

摩洛哥卡萨布兰卡哈桑二世大学的Salama小组和合作者将激光衍生的石墨烯（LDG）电极整合到了感测平台中，以获取主要的抗氧化剂来源，即酚类化合物和相关的电活性生物分子。²

与使用碳电极的常规系统相比，所有测试的化合物在基于石墨烯的平台上均显示出更高的电催化活性。

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（一种常见药物）方面表现出出色的性能。”他们还在市售的片剂中区分了扑热息痛，该片剂将药物与抗氧化剂抗坏血酸结合在一起，而后者通常会在典型的电化学分析中产生干扰。

对一组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的氧化还原反应机理的认识。

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。“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，” Ait Lahcen说。

与使用碳电极（SPCE）的常规系统相比，使用激光衍生的石墨烯电极（LSGE）的传感平台具有更高的电化学性能，可检测含硫化合物，药物，抗氧化剂，维生素，儿茶酚胺及其前体L-多巴。

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）。³修饰涉及在BPA分子存在下在施加电压下合成聚吡咯，该BPA分子起模板作用，并在移出聚合物后留下印迹。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。

“将LDG电极与MIP结合使用将产生新的高度灵敏和选择性的电化学传感器，”博士Tutku Beduk说。来自萨拉马实验室的学生。

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。

参考：

“使用激光衍生石墨烯的电化学传感器和生物传感器：“全面审查”，Abdellatif Ait Lahcen，Sakandar Rauf，Tutku Beduk，Ceren Durmus，Abdulrahman Aljedaibi，Suna Timur，Husam N.Alshareef，Aziz Amine，Otto S. Wolfbeis和Khaled N.Salama于2020年8月27日发表，生物传感器和生物电子学。 DOI：
10.1016 / j.bios.2020.112565

“激光划刻石墨烯：“高灵敏度检测电活性生物分子的新型平台”，Abdelghani Ghanam，Abdellatif Ait Lahcen，Tutku Beduk，Husam N. Alshareef，Aziz Amine和Khaled Nabil Salama于2020年8月19日发表，生物传感器和生物电子学。
10.1016 / j.bios.2020.112509

Tutku Beduk，Abdellatif Ait Lahcen，Nouran Tashkandi和Khaled Nabil Salama于2020年4月11日发表的“激光划线的石墨烯双酚a传感器上的一步电合成分子印迹聚合物”，传感器和执行器B：化学.DOI：
10.1016 / j.snb.2020.128026