构建更好的碳基半导体聚合物如何帮助改进生物传感器

构建更好的碳基半导体聚合物如何帮助改进生物传感器

一种新的碳基半导体材料可能是构建下一批旨在监测个人健康的生物传感器的关键。该材料优于现有选项，但开发这样的组件并非没有挑战。

由沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 的研究人员领导的国际研究团队能够克服这些关键问题，为下一代设备开发功能材料。

健康生物传感器

生物传感器是经济高效且易于使用的设备，可用于多种应用，从食品包装到农业和环境监测。每个生物传感器都由充当传感器的生物组件和检测和传输信号的电子部分组成。

生物传感器灵敏且高度准确，这使它们成为健康监测的理想选择，并且人们对直接与身体相互作用以检测关键生化物质的新型生物传感器产生了浓厚的兴趣。生化物质可以为人的健康提供线索，生物传感器可用于一般保健监测、疾病筛查以及疾病的临床分析和诊断。

然而，很难将这些分析设备的技术要求与生物相容性需求相协调。"为了使传感器与身体兼容，我们需要使用机械性能与生物组织相匹配的柔软有机材料，" KAUST 前研究科学家拉瓦德哈拉尼说。

许多研究团队曾尝试开发解决这两种问题的材料，但未能成功，但包括美国西北大学和英国牛津大学研究人员在内的 KAUST 团队率先开发出一种特定的聚合物来实现这一目标。

KAUST 材料

该团队设计了一种用于有机电化学晶体管 (OECT) 的聚合物。在这些装置中，聚合物应该允许特定的离子和生化化合物渗透到聚合物中并"掺杂"它。这控制了其电化学半导体特性。

"电化学特性的波动是我们实际测量的 OECT 输出信号，"Hallani解释说，他的研究重点是合成可用于不同电子和光电应用的有机电子材料。

该团队必须克服各种化学挑战，因为即使聚合物结构中最小的变化也会显着影响性能。它的材料基于称为聚噻吩的聚合物，特别是 pgBTTT（生物噻吩-共-噻吩噻吩）。这些聚合物包含称为乙二醇的化学基团，连接在精确控制的位置，即 4,4' 位置。

这一突破的一个关键因素是了解如何控制二醇基团的位置。这些基团是增加本体电化学掺杂和优化水溶胀的有效手段。该团队通过复杂的计算化学建模实现了这一点。

"确定适合您正在寻找的所有标准的正确聚合物设计是困难的部分，" Hallani 解释说。"有时可以优化材料性能的方法会对它的稳定性产生负面影响，因此我们需要牢记聚合物的能量和电子特性。"

分析技术

使用专门的 X 射线散射分析和扫描隧道电子显微镜来监测聚合物的结构。这些证明了二醇基团的位置如何影响材料的微观结构和电子特性。

我们对 Rawad 在聚合物合成方面取得的进展感到兴奋，我们现在期待在特定的生物传感器设备中测试我们的新聚合物，" 伊恩·麦卡洛克，牛津大学

该团队现在的目标是提高其聚合物和由它们构建的传感器的稳定性，因为它们从实验室演示过渡到现实世界的应用。