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为解决自驱动光电化学（sPEC）传感器在复杂样本检测中存在的交叉干扰等问题，研究人员开展基于图案化双极电极（cBPE）的 sPEC 传感器研究。结果表明该传感器能有效检测 H2O2，以葡萄糖传感器为例展示其实用性，有望用于生物分析。
在科技飞速发展的当下，生物分析领域对于检测技术的要求越来越高。光电化学（PEC）传感器凭借其独特优势，如低背景信号、高灵敏度和仪器简单等，在众多检测技术中脱颖而出。然而，传统的 PEC 传感器需要外部施加电位，这一操作容易引发非特异性氧化还原反应，影响检测结果的准确性。于是，自驱动光电化学（sPEC）传感器应运而生，它无需外部电压输入，能将光能转化为电能驱动电化学反应，在生物分析、食品安全检测和环境监测等领域得到广泛应用。
但 sPEC 传感器也并非完美无缺。目前，大多数 sPEC 传感器依赖单个光电极或双光电极系统。单个光电极系统容易受到复杂样本中光电极非特异性吸附的干扰，双光电极系统虽然在一定程度上提高了检测灵敏度和抗干扰能力，但引入两种不同半导体使传感器构建过程变得复杂，且无法完全消除空间干扰问题，导致检测结果存在误差。因此，开发一种能提高 sPEC 传感器抗干扰能力的简化策略迫在眉睫。
为了解决这些难题，闽南师范大学的研究人员展开了深入研究。他们将封闭双极电极（cBPE）的空间隔离优势与自驱动光电化学方法相结合，开发出一种新型 cBPE-sPEC 传感器，并将研究成果发表在《Analytica Chimica Acta》上。这一研究成果意义重大，为生物分析领域提供了一种更高效、准确的检测工具，有望推动相关领域的进一步发展。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。其中，真空过滤辅助沉积技术发挥了重要作用。通过该技术，研究人员能够将羧基化单壁碳纳米管（SWCNT）、结晶聚合物氮化碳（CPCN）和铂纳米颗粒（Pt NPs）等材料，选择性地沉积在图案化滤膜上，进而制备出图案化电极。此外，还利用了二次转移方法，借助聚二甲基硅氧烷（PDMS）将图案化传感器转移到聚对苯二甲酸乙二酯（PET）基底上，完成 cBPE-sPEC 传感器的构建。
下面来详细了解一下研究结果。在传感器的制备方面，研究人员按照特定步骤制备图案化电极。先将设计好的模板放置在孔径为 0.22μm 的有机滤膜上，70°C 层压形成模板层压滤膜。接着在真空条件下，将 10.0mL 浓度为 0.12mg/mL 的 SWCNT 添加到模板层压滤膜上，形成 SWCNT 图案，之后进行清洗等后续操作。通过这些步骤，成功制备出 cBPE-sPEC 传感器，该传感器包括基于 SWCNT 的阴极、修饰有 CPCN 的光阳极以及两端修饰有 Pt NPs 的基于 SWCNT 的 cBPE，cBPE 将传感腔和报告腔隔开。
在性能研究方面，光照条件下，光阳极产生的光电压驱动 cBPE 两端发生电催化反应，形成电流回路，产生传感器的初始光电流。当存在 H2O2时，cBPE 阳极会发生快速电催化氧化，导致其阴极发生 O2还原，进而增强光阳极的 PEC 性能，使光电流响应增加。基于这种独特的对 H2O2的响应机制，研究人员以基于酶的葡萄糖传感模型为例，展示了 cBPE-sPEC 传感器的实用性。
从研究结论和讨论部分来看，这种新型 cBPE-sPEC 传感器具有分离的结构和自驱动功能，借助开发的真空过滤辅助沉积技术，可便捷地制备出所需的图案化电极。H2O2在 cBPE 阳极的电催化氧化产生的增强电催化电流，能有效提高 cBPE-sPEC 传感器在光照下的 PEC 性能。基于电催化电流调控的 PEC 传感机制，为 cBPE-sPEC 传感器在各种生物分析中的广泛应用奠定了基础。这一研究成果不仅解决了传统 sPEC 传感器存在的问题，还为生物分析领域带来了新的检测思路和方法，在未来的临床诊断、健康评估等方面具有广阔的应用前景，有望为相关领域的研究和实践带来新的突破。
