[发明专利]一种检测多巴胺的非侵入式柔性传感器

说明书

本发明公开了一种检测多巴胺的非侵入式柔性传感器及其制备方法，涉及生物化学传感技术领域，所述柔性传感器包括具有基于碳材料的栅电极的有机电化学晶体管；所述栅电极的基底表面使用纳米材料进行改性以增加所述栅电极的敏感性；所述栅电极的基底表面使用聚合物进行改性以增加所述栅电极的选择性。本发明以碳材料作为有机电化学晶体管的多巴胺传感器的栅电极，降低了成本；有机电化学晶体管多巴胺传感器在低栅电极电压下工作，降低了器件功耗。

技术领域

本发明涉及生物化学传感技术领域，尤其涉及一种检测多巴胺的非侵入式柔性传感器。

背景技术

有机电化学晶体管(organic electrochemical transistor，简称OECT)由于其工作电压低、构造简单、可以在水溶液中工作等特点，在生物化学传感领域受到了广泛的研究。1984年首个基于聚吡咯的OECT报道后，基于若干不同导电聚合物的OECT也相继报道，且OECT也表现出了在生物化学传感领域的广泛应用，涉及湿度传感、离子传感、葡萄糖传感、细胞传感等方面。导电聚合物PEDOT:PSS由于其高导电性和溶液法兼容性，在有机电子领域(太阳能电池、OTFT)中有非常重要的应用。近年来，PEDOT:PSS已经成功地用作OECT沟道层，这种器件由于其良好的生物兼容性和在水溶液中良好的稳定性，在生物化学传感中表现出了优异的性能。

多巴胺(DA)主要在大脑和肾脏中产生，如果代谢异常，会导致多种神经系统疾病，如阿尔兹海默综合症，帕金森症和精神分裂症等。已经有基于PEDOT:PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)的OECT用作DA检测的传感器的报道。如文献(Liao,C.；Zhang,M.；Niu,L.；Zheng,Z.；Yan,F.,Organic electrochemical transistors with graphene-modified gate electrodes for highly sensitive and selective dopaminesensors.Journal of Materials Chemistry B 2014,2(2),191-200.)中报道的，在贵金属Pt栅电极上，通过进行一定的特异性修饰，用作DA检测。其栅电极施加的工作电压为0.4V，其检测限达到了5nM。

现有基于OECT的多巴胺传感器的栅电极一般都是基于贵金属Pt或者Au，然后再在其表面修饰一些活性层或表面改性来进行DA检测。由于这种基于贵金属栅电极的OECT传感器常用作一次性检测应用，虽然其检测限，灵敏度可以达到比较理想的效果，但栅电极所用贵金属较高的成本会限制其应用。栅电极施加的电压普遍偏高，为满足可穿戴传感器的低功耗的特点，需要进一步降低器件的工作电压。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种检测多巴胺的非侵入式柔性传感器，在保证高灵敏度和低检测限的同时，以碳材料作为OECT的多巴胺传感器的栅电极，降低了成本。在低栅电极电压(0.2V)下工作，降低了器件功耗。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何降低检测多巴胺的柔性传感器的成本和器件损耗。

为实现上述目的，本发明提供了一种检测多巴胺的非侵入式柔性传感器，所述柔性传感器包括具有基于碳材料的栅电极的有机电化学晶体管；所述栅电极的基底表面使用纳米材料进行改性以增加所述栅电极的敏感性；所述栅电极的基底表面使用聚合物进行改性以增加所述栅电极的选择性。

进一步地，所述有机电化学晶体管包括绝缘衬底、源电极、漏电极、有机聚合物半导体层、全碳敏感栅电极；所述绝缘衬底位于所述有机电化学晶体管的最底层；所述源电极、漏电极平行分离地位于所述绝缘衬底之上；所述有机聚合物半导体层为采用溶液法加工的有机聚合物半导体薄膜，覆盖在所述源电极、漏电极之上，有助于所述有机电化学晶体管工作在耗尽型沟道模式；所述敏感栅电极位于所述有机聚合物半导体层的平行的位置，并与沟道区封装在一起。