电液动力打印有机场效应晶体管生物传感器实现食品中黄曲霉毒素B1的高灵敏检测

为解决传统黄曲霉毒素B1（AFB1）检测方法操作复杂、成本高的问题，研究人员开发了一种基于电液动力（EHD）打印的有机场效应晶体管（OFET）生物传感器。该传感器以PEDOT:PSS为通道材料，通过L-半胱氨酸修饰和抗体偶联，实现了AFB1的快速（5?s）、高灵敏（检测限2.01?ppb）和选择性检测（干扰率<6.34%），并在花生酱等实际样品中验证了其可靠性。这一技术为食品安全监测提供了便携、可重复使用的解决方案。

　　

黄曲霉毒素B1（AFB1）是自然界中毒性最强的致癌物之一，被国际癌症研究机构列为I类致癌物。它广泛存在于玉米、花生等农产品中，长期摄入可导致肝癌和免疫功能障碍。尽管高效液相色谱（HPLC）等传统检测方法精度高，但设备昂贵、操作复杂，难以满足基层检测需求。近年来，基于纳米材料的场效应晶体管（FET）生物传感器因其高灵敏度和快速响应特性崭露头角，但普遍面临实际应用中的重现性和规模化生产挑战。

针对这一难题，韩国国立研究基金会（NRF）支持的研究团队在《Microchemical Journal》发表了一项突破性成果。他们创新性地采用电液动力（EHD）打印技术，开发了一种以PEDOT:PSS（聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸））为通道材料的有机场效应晶体管（OFET）生物传感器，实现了食品中AFB1的高性能检测。研究通过优化EHD打印参数（速度100?mm/s、墨水浓度5?μL/mL）和抗体固定化时间（5?h），使传感器在0.35-40?ppb线性范围内达到2.01?ppb的检测限，并对AFB1表现出99.9%的选择性，显著优于同类干扰物（如AFG1仅36.3%）。

关键技术包括：1）EHD打印制备PEDOT:PSS微米级通道；2）L-半胱氨酸介导的抗体共价固定；3）硅基背栅极OFET器件设计；4）实际食品样本（花生酱）直接检测验证。

研究结果

1. EHD配置OFET的验证：通过原子力显微镜（AFM）和电学测试证实，100层PEDOT:PSS打印形成的通道具有均匀形貌（粗糙度<5?nm）和理想传输特性（迁移率0.32?cm²·V^?1·s^?1）。
2. 传感性能优化：抗体浓度与阻抗变化呈线性关系（R²=0.998），最优pH7.4的PBS缓冲液中响应信号增强300%。
3. 实际样本检测：花生酱提取液检测回收率达95.6%-102.3%，且经甲醇-乙酸（0.1%）清洗后可重复使用5次以上。

结论与意义
该研究首次将EHD打印技术与OFET生物传感结合，解决了传统AFB1检测方法在便携性和成本上的瓶颈。传感器的快速响应（5?s）、高选择性（交叉反应率<6.34%）和可重复使用特性，使其在食品安全现场监测中具有显著优势。作者Gajanan A. Bodkhe等指出，这一技术路线可拓展至其他真菌毒素检测，为有机电子学在公共健康领域的应用开辟了新途径。