位于纳米多孔金电极内部的两性离子聚合物刷层能够实现抗污染的电化学生物传感功能

《ACS Applied Polymer Materials》：Zwitterionic Polymer Brushes Inside Nanoporous Gold Electrodes Enable Fouling-Resistant Electrochemical Biosensing

纳米多孔金电极表面接枝聚合物刷的构建策略及其在电化学aptamer biosensor中的应用。通过比较 graft-to 和 graft-from 策略，发现表面引发ATRP法能生成致密的三维刷层，优化反应条件可平衡电荷转移衰减与刷层稳定性。研究揭示了多孔结构对聚合生长的独特调控作用，并验证了包覆npAu电极在保持高灵敏度和抗污染性方面的有效性。

　　

表面接枝的聚合物刷是一种强大的工具，可用于构建纳米生物界面。然而，将这些聚合物刷穿入纳米多孔金（npAu）电极复杂的孔隙结构中仍然存在困难：电极的极端曲率、狭窄的孔颈以及漫长的扩散路径阻碍了单体的传输，从而限制了链的增长。在这项研究中，我们系统地探讨了孔隙结构、接枝策略以及反应参数如何影响聚合物刷在npAu电极内的形成，并成功制备了聚合物涂层的电化学生物传感器。通过电分析技术（包括循环伏安法CV和电化学阻抗谱EIS）发现，采用“从表面接枝”策略（即通过电子转移-原子转移自由基聚合SI-ARGET ATRP方法对聚（2-羟基乙基甲基丙烯酸酯）PHEMA或聚（磺基丁烷甲基丙烯酸酯）PSBMA进行接枝）能够生成密集的聚合物刷层，这些刷层能够完全渗透到三维纳米多孔网络中。增加引发剂的用量或延长聚合时间会逐渐降低电荷传输效率；而适中的条件则能够实现最佳的平衡，既能形成坚固的聚合物刷网络，又能保持电化学活性和生物传感性能。值得注意的是，与经过热退火的npAu电极相比，平面金（pAu）电极上的钝化过程发生得更快，这凸显了层次化孔隙结构在调控聚合物生长中的独特作用。最后，使用PHEMA涂层的npAu电极作为基于电化学适配体的生物传感器的基底，其检测灵敏度与未经改性的电极相当，证明了这种方法适用于开发下一代抗污染电化学生物传感器。