具有可调化学和机械性能的有机材料是生物医学应用中与皮肤和组织接触的理想材料。
虽然聚合物半导体(PSC)已经朝着类似皮肤的机械性能发展,但生物功能化的有限能力限制了它们的生物传感应用。
近日,斯坦福大学鲍哲南院士等人报道了一种基于“硫醇-烯”化学的PSC直接生物功能化策略。
本文要点1)研究团队创新性地采用了半导体/弹性体互穿网络复合材料。
弹性体基体提供柔韧性,半导体网络提供电学性能,而选择性地将硫醇化生物分子(如适配体 Aptamer)精准地接枝到网络中的弹性体域上。
该策略的核心是 “硫醇-烯”点击化学。
这是一种高效、温和、生物正交的反应(在生物条件下不干扰其他生物分子),能实现生物分子的精准、牢固固定,且不影响半导体性能。
基于上述材料和化学策略,团队设计并制造了一种皮肤状的电解质门控有机场效应晶体管(EG-OFET)。
2)可通过光刻等方式,实现低至10微米的高分辨率图案化,实现器件的微型化和高密度集成。
在生理缓冲液中稳定运行超过50天;在高达50% 的拉伸应变下仍保持稳定性能。
当功能化皮质醇适配体后,实现了皮摩尔(pM)级别的灵敏检测。
这项研究解决了常规方法中生物功能化会损害PSC关键电学性能这一核心矛盾,为未来的穿戴式健康监测器件提供了重要基础。
参考文献:Chuanzhen Zhao et.al Biofunctionalized polymer semiconductors toward soft and stretchable transistor-based biosensors Sci. Adv. 2026DOI: 10.1126/sciadv.aec2641https://doi.org/10.1126/sciadv.aec2641