治疗药物监测（TDM）是实现个性化给药和评估血液药物浓度的临床标准，在优化药物剂量、减少毒性和提高临床疗效方面发挥着关键作用[1]。万古霉素（Van）是一种糖肽类抗生素，可抑制细胞壁中的肽聚糖生物合成，并在较小程度上干扰细胞质中的RNA合成[2]。Van对革兰氏阳性细菌具有很高的抗菌活性，尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）[3]。妥布霉素（TOB）是一种氨基糖苷类抗生素，通过抑制蛋白质合成发挥抗菌作用，主要用于治疗由革兰氏阴性细菌（尤其是铜绿假单胞菌）引起的感染[4]。Van和TOB的联合使用能够覆盖更广泛的病原体，常用于治疗严重感染或经验性抗生素治疗[5],[6],[7]。然而，这两种抗生素的治疗窗口都很窄（Van：6–35 μM；TOB：4–21 μM）[8]。低于治疗浓度的药物可能导致治疗失败和抗菌耐药性的产生。相反，过高的浓度可能会引起这两种药物的肾毒性和耳毒性[9],[10]。此外，研究表明这两种药物的联合使用会导致协同性的肾毒性，这突显了严格TDM的必要性[11],[12]。已经开发了多种分析方法来定量Van和TOB，包括高效液相色谱（HPLC）[13],[14],[15]、免疫测定[16],[17]、液相色谱-质谱（LC-MS）[19],[20]、电化学方法[22],[23],[24]和荧光光谱[25],[26],[27]。尽管这些传统技术能够实现精确定量，但它们需要昂贵的仪器、熟练的操作人员以及较长的检测时间。此外，这些方法通常无法同时监测联合使用的药物，也不适合快速现场分析。在临床实践中，这些限制常常导致剂量调整延迟，阻碍了个性化抗生素治疗的实施。因此，仍然迫切需要开发一种便携、快速且灵敏的生物传感平台，能够在复杂的生物基质中同时检测Van和TOB。
近年来，场效应晶体管（FET）由于其高灵敏度和无标记检测特性，已成为生物传感应用的理想平台[28]。与传统的FET不同，扩展栅极场效应晶体管（EG-FET）的传感单元与晶体管主体物理分离，有效隔离了化学环境和电子电路。这种结构设计显著提高了设备的稳定性和可重复使用性。此外，EG-FET的信号读出基于电压调制，无需复杂的信号放大或标记过程，从而实现快速和低功耗的检测[29],[30]。扩展栅极的可拆卸结构使得EG-FET可以集成到紧凑且便携的传感设备中。迄今为止，已经开发了多种便携式EG-FET传感器，用于检测pH值、离子和小分子，展示了其在各种分析应用中的多功能性[31],[32],[33],[34]。
激光诱导石墨烯（LIG）被认为是制造EG传感组件的理想材料。作为一种通过激光蚀刻聚合物基底制成的三维（3D）多孔石墨烯结构，LIG具有优异的导电性、较大的比表面积、显著的电化学活性和机械灵活性，能够高效固定生物分子探针并灵敏调节载流子传输[35],[36]。此外，LIG还具有低成本、适合大批量生产以及可控图案化的优点，特别适合设计用于多目标传感的多通道电极。掺杂是调节LIG物理化学和电化学性质的有效策略。向石墨烯中引入氮、硫或金属元素等杂原子可以显著提高其导电性、电化学活性和表面润湿性，从而提高传感灵敏度[37]。在这些方法中，引入金属纳米颗粒（尤其是金纳米颗粒（Au NPs）被证明是一种有效策略。Au NPs显著提高了电荷传输效率，并提供了丰富的巯基-金（Au-S）配位活性位点，从而促进了适配体的稳定固定和高效信号转导[38],[39]。
Au NPs的引入通常通过电沉积或磁控溅射等方法实现，但这些方法需要昂贵的材料和复杂的仪器[41]。Peng等人[42]提出了一种一步激光直写（LDW）方法，该方法可以在纸质聚酰亚胺（PI）基底上同时蚀刻LIG图案并掺入Au NPs。纸质PI不仅具有优异的灵活性，还能确保沉积的Au NPs均匀分布。这种方法具有低成本、简单性和工艺效率的优点。在此基础上，将金掺杂的纸质LIG与EG-FET架构相结合，为开发高灵敏度、低成本和微型化的便携式多分析物适配体传感器提供了新途径。迄今为止，尚未有研究报道使用EG-FET传感器在双药治疗过程中同时检测Van和TOB。
本研究介绍了一种基于金掺杂LIG的纸质EG-FET传感器，用于同时检测多种治疗药物，包括Van和TOB。首先将纸质PI基底浸入氯金酸前体溶液中，然后进行一步LDW处理，同时蚀刻LIG图案并掺入Au NPs，从而简化了设备制造过程。金属掺杂不仅提高了石墨烯的导电性，还为抗生素探针的固定提供了丰富的活性位点。随后，通过Au–S配位将Van和TOB适配体固定在各自通道的工作电极区域，以实现特异性目标识别。接着使用6-巯基己醇（MCH）封闭剩余的活性位点，形成经过Van和TOB适配体共修饰的MCH/Apt/Au NPs/LIG扩展栅极传感界面。在检测过程中，目标分子与其相应适配体的结合会产生生物识别信号。金属掺杂的石墨烯协同放大这一信号，而栅极电压调节则改变源-漏通道中的载流子密度，产生明显的电流响应。得益于这种多层次的协同效应，所提出的EG-FET传感器表现出高灵敏度、宽检测范围、优异的选择性和出色的稳定性，在实际样本分析中显示出可靠的准确性。此外，还使用定制设计的智能盒组装了一个便携式无线EG-FET传感平台，实现了现场TDM。这项工作不仅提出了一种同时检测两种抗生素的新策略，还扩展了基于LIG的EG-FET生物传感器在个性化医学中的应用范围。
