Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Ultra-lage waterstofperoxidedetectie via synergetisch Nernst-potentiaaleffect in organische elektrochemische transistors

262 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/70467

⸱

31 maart 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1College of Integrated Circuits, Taiyuan University of Technology

In dit artikel

Samenvatting

Hier presenteren we een protocol voor ultra-lage detectie van waterstofperoxide gebaseerd op het synergetische Nernst-effect. Dit protocol omvat de fabricage van gestapelde laag poly (3,4-ethyleendioxythiofen): bromotymolblauw (PEDOT: BTB)/polystyreensulfonaat (PEDOT: PSS) en platina microelektrode (Pt), evenals het bepalen van het optimale werkpunt voor de zoals geconstrueerde H2O2 sensor.

Samenvatting

Het op organische elektrochemische transistor (OECT)-gebaseerde synergetische Nernst-potentiaal—gegenereerd via de Pt gate-elektrode die waterstofperoxide katalyseert (H2O2) en de interactie tussen bromotymolblauwe (BTB) moleculen en waterstofionen (het bijproduct van H2O2 katalyse)—wordt benut voor de ultra-lage detectie van H2O2 tot 1,8 × 10-12 M, met een breed lineair detectiebereik van 10-11 M tot 10-3 M. De vorming van dit potentiaal wordt bepaald door een bron-drain spanning (VDS) en een poortspanning (VG) van −0,6 V als optimale werkpunten te kiezen, en door de gestapelde laag poly(3,4-ethyleendioxythiofeen):bromotymol blauw/poly(3,4-ethyleendioxythiofeen):p ostireensulfonaat (PEDOT:BTB/PEDOT:PSS) als halfgeleidend kanaalmateriaal te gebruiken. Daarnaast wordt relevante verificatie geleverd door het karakteriseren van de draagkracht()dopingcapaciteit van de gestapelde lagen met UV-vis-spectroscopie, het identificeren van het optimale werkpunt via elektrochemische metingen, en het evalueren van de detectieprestaties van de zoals opgebouwde OECT-gebaseerde H2O2 sensor met behulp van enkeltraps constantspanningsscanning. Ten slotte wordt de OECT-gebaseerde H2O2 sensor vervaardigd via een micro-nano productieproces, inclusief de bereiding van gestapelde halfgeleidende lagen door spin-coating en de fabricage van micro-elektroden via het lift-off proces en magnetronsputtering. Deze methodologie kan een brede weg openen voor de ultra-lage detectie van analyten via enzymgekatalyseerde reacties.

Inleiding

Waterstofperoxide (H2O2) is een alomtegenwoordig bijproduct van talrijke enzymgekatalyseerde biochemische reacties, waaronder die gemedieerd door lactaatoxidase, glutamaatoxidase en glucoseoxidase1. De alomtegenwoordige aanwezigheid in een breed scala aan fysiologische en pathologische processenmaakt het tot een cruciaal biomolecuul voor het begrijpen van de menselijke gezondheid en ziektetoestanden. Daarom is nauwkeurige detectie van H2O2 bij ultralage concentraties essentieel om nauwkeurige inzichten te verkrijgen in lichamelijke omstandigheden, wat de grote interesse wekt onder onderzoekers in het ontwikkelen van gevoelige detectiemethoden met een lage detectielimiet (LOD).

Traditionele H2O2 detectiemethoden 5,6, zoals spectroscopie, chromatografie en chemiluminescentie, hebben de basis gelegd voor kwantitatieve analyse, maar hebben inherente beperkingen die hun brede toepasbaarheid belemmeren. Deze technieken maken doorgaans gebruik van omvangrijke, dure instrumentatie en vereisen gespecialiseerde professionele expertise, waardoor ze onpraktisch zijn voor locatie-, draagbare of point-of-care detectiescenario's. Daarom is er een dringende behoefte aan alternatieve detectietechnologieën die hoge gevoeligheid combineren met miniaturisatie, lage kosten en gebruiksgemak.

Met de vooruitgang van micro-nanotechnologieën zijn organische elektrochemische transistors (OECT's) uitgegroeid tot een veelbelovend platform voor biosensing-toepassingen, vanwege hun inherente voordelen, waaronder miniaturisatie, lage bedrijfsspanning, uitstekende signaalversterkingsmogelijkheden en biocompatibiliteit 7,8,9. OECT-gebaseerde sensoren worden steeds vaker onderzocht voor H2O2 detectie, met een primaire focus op het aanpassen van H2O2 2 gevoelige materialen op microelektroden om de detectiegevoeligheid te verbeteren. Zo bouwden Cicoira et al.10 een OECT-gebaseerde H2O2 sensor met een lineair detectiebereik van 5 μM tot 103 μM en een lage LOD van 5 μM wanneer Pt werd gebruikt als bron-, drain- en gatemateriaal. Guo et al.11 vervaardigden een OECT op een flexibel poly (ethyleentereftalaat)(PET) substraat en een transwell-ondersteuning. Het apparaat gebruikte een zeefdruk-koolstofpasta-elektrode, aangepast met koolstofnanobuisjes en Pt-nanodeeltjes als gate-elektrode, en PEDOT: PSS als kanaalmateriaal, met een lineair detectiebereik van 0,5-100 μM en een LOD van 0,2 μM voor H2O2. Qi et al.12 rapporteerden een donor-acceptor (D-A) type ambipolaire single organische gemengde ionisch-elektronische geleider (OMIEC) polymeergebaseerde OECT, die een lineair detectiebereik van 0,001-100 μM en een LOD van 1 nM voor H2O2 vertoonde. De eerder genoemde H2O2 sensor bereikte een lage LOD, voornamelijk afhankelijk van het Nernst-potentiaal dat werd gegenereerd door de Pt-gebaseerde gate-elektrode die H2O2 katalyseerde, welke de elektrochemische (de) dopingtoestand van de kanaallaag kon reguleren om gebruik te maken van de uitstekende signaalversterkingscapaciteit. Eerdere studies op dit gebied hebben daardoor een solide theoretische en experimentele basis gelegd voor verdere optimalisatie.

Het kerndoel van deze studie is het ontwikkelen van een zeer beheersbare en gevoelige OECT-gebaseerde H2O2 sensor door het Nernst-potentiaal, een belangrijk mechanisme dat ten grondslag ligt aan de prestaties van elektrochemische sensoren, verder te benutten. Om dit te bereiken stellen we een synergetisch Nernst-potentiaalmechanisme13 voor, dat berust op een cascade-reactie met twee belangrijke componenten: Pt-gebaseerde poortelektroden die H2O2 elektrokatalyseren, en een gestapelde halfgeleiderkanaallaag (PEDOT: BTB/PEDOT: PSS) die interageert met waterstofionen die als bijproduct van H2O2 worden gegenereerd katalyse. Dit ontwerp is gebaseerd op gevestigd onderzoek: bromthymolblauw (BTB), een bekende chemische indicator voor zwakke zuren en basen14, is in eerdere studies succesvol geïntegreerd met PEDOT (als PEDOT: BTB) op de OECT-poort of kanaallaag voor pH-detectie, waarmee de haalbaarheid van de cascade-reactie die centraal staat in onze aanpak wordt gevalideerd.

In vergelijking met alternatieve OECT-gebaseerde H₂O₂-detectiemethoden biedt onze synergetische Nernst Potential-strategie duidelijke voordeel. In tegenstelling tot conventionele ontwerpen die uitsluitend vertrouwen op de katalytische activiteit van Pt-gebaseerde gate-elektroden om Nernst-potentiaal te genereren, verbetert onze aanpak de controleerbaarheid door dit katalytische proces te koppelen aan het pH-responsieve gedrag van de gestapelde kanaallaag. Deze synergie verbetert niet alleen de gevoeligheid van de sensor, maar verhoogt ook de stabiliteit en afstelbaarheid ervan, waarmee belangrijke beperkingen van bestaande OECT-gebaseerde sensoren worden aangepakt. Bovendien sluit deze techniek aan bij de bredere trend in OECT-gebaseerde biosensing, die de nadruk legt op de integratie van functionele materialen en innovatieve reactiemechanismen om de grenzen van detectieprestaties te verleggen.

In de context van bredere elektrochemische detectieliteratuur 15,16,17,18,19,20,21 zijn OECT's een hoeksteen geworden van draagbare biosensing vanwege hun vermogen om zwakke elektrochemische signalen te versterken, waardoor ze ideaal zijn voor laagconcentratie-analytendetectie. Ons werk bouwt voort op deze basis door het Nernst-potentiaalgestuurde mechanisme te verfijnen, wat een nieuw perspectief biedt op hoe OECT-prestaties voor H2O2 detectie kunnen worden geoptimaliseerd. Voor lezers die de toepasbaarheid van deze methode overwegen, is ons ontwerp bijzonder geschikt voor scenario's die hoge gevoeligheid, draagbaarheid en controleerbaarheid vereisen, zoals point-of-care diagnostiek, in vitro monitoring en milieu- of biologische monsteranalyse ter plaatse, waarbij traditionele methoden onpraktisch zijn. Door het conceptuele kader en de voordelen van onze aanpak te verduidelijken, biedt deze introductie lezers de noodzakelijke context om te beoordelen of deze methode aansluit bij hun specifieke toepassingsbehoeften.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Fabricage en karakterisering van gestapelde PEDOT: BTB/PEDOT: PSS halfgeleiderfilm

  1. Monstervoorbereiding
    OPMERKING: Bij het voorbereiden van de single-layer PEDOT: PSS, volg Stap 1.1.1. Bij het voorbereiden van de gestapelde laag PEDOT: BTB/PEDOT: PSS, voer Stap 1.1.2 uit.
    1. Bereid de enkelvoudige PEDOT: PSS voor via spincoating.
      1. Filter de commerciële PEDOT: PSS-oplossing met een 0,45 μm filter (polyethersulfon PES).
      2. Neem 884 μL gefilterd PEDOT: PSS, 1 μL 0,1 wt% dodecylbenzeensulfonzuur (DBSA), 50 μL 5 wt% ethyleenglycol (EG), en 5 μL 0,5 wt% 3-glycidoxypropyltrimethoxysilaan (GOPS) en meng deze grondig tot een gemengde oplossing (d.w.z. PEDOT: PSS-voorloper).
      3. Roer de PEDOT: PSS-voorloper een nacht met een magnetische roermachine, en sonicate dan 5 minuten
      4. Spincoat de PEDOT: PSS-halfgeleiderfilm om de bron- en afvoerelektroden te overbruggen met een Spin Coater bij een spinsnelheid van 4200 tpm, een versnelde snelheid van 200 tpm s-1 en een onderhoudstijd van 60 seconden.
      5. Bak de film 15 minuten op 130 °C in een oven en pipetteer vervolgens 10 μL geconcentreerd zwavelzuur (H2SO₄) op de film om overtollige PSS te verwijderen.
      6. Spoel de film daarna af met gedeïoniseerd water en bak daarna 10 minuten op 130 °C.
    2. Bereid de gestapelde laag PEDOT: BTB/PEDOT: PSS voor via elektrodepositie.
      1. Bereid een oplossing voor met 42 μL 10 mM 3,4-ethyleendioxythiopheen (EDOT), 0,02496 g BTB, 40 mL 1 mM fosfaatbufferoplossing (PBS) en 0,4044 g kaliumnitraat (KNO3). Meng en schud 10 minuten tot er een rode oplossing is verkregen.
      2. Elektrodeponatie PEDOT: BTB op de spin-gecoate PEDOT: PSS-laag met behulp van de cyclische voltammetrie (CV) methode van een duale potentiostatische elektrochemische werkstation. Kortsluit de bron- (S) en drain-(D) elektroden om deze als werkelektroden te gebruiken, gebruik een verzadigde calomelelektrode als referentie-elektrode, een Pt-draad als tegenelektrode en de gemengde waterige oplossing als elektrolyt.
      3. Pas een elektrische potentiaal aan van 0 tot 1 V op de werkelektrode met een scansnelheid van 0,1 V⋅s-1 gedurende 15 cycli.
      4. Maak het elektrodeponeerde kanaal schoon met gedeïoniseerd water en droog het vervolgens op kamertemperatuur.
  2. Scanning elektronenmicroscoop (SEM), atoomkrachtmicroscoop (AFM), ultraviolet-zichtbare (UV-vis) spectroscopie en elektrochemische karakterisering.
    1. Voer morfologische karakterisering van de films uit met behulp van SEM en AFM.
      1. Breng respectievelijk de enkellaag- en gestapelde laagfilms op de Au-plaat aan, met de Spin Coater bij een spinsnelheid van 4200 tpm, een versnelde snelheid van 200 tpm s-1 en een onderhoudstijd van 60 s.
      2. Bedien de SEM bij versnellingsspanningen van 1 kV en 3 kV in secundaire elektronmodus om respectievelijk de oppervlakte- en dwarsdoorsnedemorfologieën van de voorbereide gestapelde laagfilm te observeren.
      3. Meet de enkellaagse film (dikte onder 115 nm) met een hoge vergroting van 40.000 ×. Meet de gestapelde laagfilm (totale dikte 361 nm) met hoge vergrotingen van 10.000 × en 40.000 × om de elektrodepositie van de gestapelde laagfilm op het Au-vel te verduidelijken.
      4. Gebruik de tapmodus van een AFM om de variaties in oppervlakteruwheid van de enkellaagse en gestapelde laagfilms te observeren.
      5. Stel het AFM-scanbereik in op 5 μm × 5 μm. Noteer de 3D-morfologie en bereken de wortelgemiddelde kwadratische ruwheid.
    2. Karakteriseer de foto-elektrochemische eigenschappen van de gestapelde lagen met behulp van UV-vis-spectroscopie. Stel het golflengtebereik in van 200 nm tot 800 nm, optische resolutie op 0,73 nm, spleetgrootte op 10 μm, integratietijd op 11 ms en temperatuurregeling op 20–30 °C.
      1. Spincoat de gestapelde laagfilm op het indiumtinoxide (ITO) met een spin-coat van 4200 rpm gedurende 60 seconden met een versnelde snelheid van 200 rpm s-1.
      2. Selecteer pH-bufferoplossingen variërend van pH 3 tot pH 9 met intervallen van twee ordes van grootte als elektrolyt voor de spectrofotometercel, en plaats de aangepaste ITO-elektrode in de spectrofotometercel uitgelijnd met het lichtpad.
      3. Gebruik een micro-injectiepomp om achtereenvolgens 2 ml elektrolytenoplossingen met verschillende pH-waarden toe te voegen en te verwijderen in de spectrofotometercel.
      4. Meet en verkrijg de absorptiespectra van de gestapelde laag PEDOT: BTB/PEDOT: PSS in elke pH-oplossing.
      5. Plaats een Pt-draad in de spectrofotometercel en verbind de werkelektrode (WE) van het dubbele potentiostatische elektrochemische werkstation met de Pt-draad. Pas spanningen toe van +0,6 V en -0,6 V. Verbind de besturingselektrode (CE) van het dubbele potentiostatische elektrochemische werkstation met de aangepaste ITO-elektrode.
      6. Bereid H2O2 oplossingen (10-11–10-3 M) voor in 0,1× PBS met een geleidbaarheid van 34,39 ± 0,73 mS·cm-1. Plaats de aangepaste ITO-elektrode in de spectrofotometercel.
      7. Gebruik een micro-injectiepomp om achtereenvolgens 2 mL elektrolytenoplossingen met verschillende H2O2-concentraties toe te voegen en te verwijderen in de spectrofotometercel.
      8. Meet en verkrijg de absorptiespectra van de gestapelde laag PEDOT: BTB/PEDOT: PSS in verschillende H2O2 oplossingen .
    3. Bepaal poortbedieningspunten met behulp van elektrochemische metingen.
      1. Voer CV-metingen uit in 20 mL H2O2-oplossingen met verschillende concentraties (geconfigureerd in 0,1× PBS, variërend van 10-3 M tot 10-11 M met intervallen van twee ordes van grootte) met dezelfde geleidbaarheid van 34,39 ± 0,73 mS cm-1.
      2. Gebruik een Pt-draad als werkelektrode, de enkellaagse film aangepast op het Au-blad als tegen-elektrode, een Ag/AgCl-elektrode als referentie-elektrode, en H2O2-oplossingen met verschillende concentraties als elektrolyten.
      3. Pas een elektrisch potentiaal aan van -1 tot 1 V op de werkelektrode met een scansnelheid van 0,1 V⋅s-1.
      4. Meet de elektrolytenspanning (VE) in 0,1 × PBS (gelijk aan 1 mM PBS) zonder H2O2 te mengen.
      5. Introduceer een andere Ag/AgCl-elektrode in het oorspronkelijke OECT-systeem (inclusief source, drain, Ag/AgCl gate-elektrode en gestapelde laag PEDOT: BTB/PEDOT: PSS halfgeleiderfilm), en sluit elektrisch de extra Ag/AgCl-elektrode en de bron-elektrode in het oorspronkelijke OECT-systeem kort.
      6. Sluit een oscillograaf aan op de extra Ag/AgCl-elektrode, pas een meetduur van 2 s en een frequentie van 10 kHz toe, en meet de VE.
      7. Meet de scanningsspectra van VE in 0,1 × PBS met verschillende H2O2 concentraties (variërend van 10-11 M tot 10-3 M met intervallen van twee ordes van grootte) met dezelfde geleidbaarheid van 34,39 ± 0,73 mS cm-1 onder VG van ±0,6 V en VDS van -0,6 V, respectievelijk.
      8. Verkrijg de middelste waarde van de scanningsspectra en gebruik deze als de quasi-equivalente waarde van VE.

2. Voorbereiding van de H2O2 sensor gebaseerd op het traditionele lift-off microfabricatieproces

  1. Kweek een SiO 2-isolatielaag van 500 nm dik op een driedimensionaal (3D) Si-substraat (d.w.z. een 3D-siliciumoxidelaag), en voer vervolgens ultrasone behandeling uit met aceton, alcohol en gedeïoniseerd water, elk 5 minuten achter elkaar. Droog onder stikstof gedurende 1 minuut.
  2. Spincoat een laag negatieve fotoresist ROL-7133 op de siliciumoxidelaag met behulp van een Spin Coater (stap 1: rotatiesnelheid 500 rpm, tijd 25 s, acceleratie 100 rpm/s; Stap 2: rotatiesnelheid 3.000 tpm, tijd 54 s, acceleratie 200 tpm/s; Stap 3: rotatiesnelheid 4.000 tpm, tijd 6 seconden, acceleratie 1.000 tpm/s).
  3. Bevestig het met fotoresist gecoate siliciumoxidesubstraat op het masker met PET-tape en plaats het vervolgens op een verwarmingsplatform bij een constante temperatuur van 110 °C gedurende 90 seconden.
  4. Plaats het fotomasker plat op het lithografieoppervlak van de lithografiemachine en voer fotolithografiepatronering uit onder de volgende lithografieomstandigheden: lichtspanning 0,65 V, tijd 6,5 s.
  5. Plaats het siliciumoxidesubstraat met voltooide fotolithografiepatronen in de AZ-400K ontwikkeloplossing (standaardoplossing: water = 1:4) gedurende 60 seconden ontwikkeling. Na het verwijderen maak je grondig schoon met gedeïoniseerd water en droog je daarna met stikstofgas.
  6. Sputter achtereenvolgens een 20 nm Ti-laag en een 100 nm Au-laag op het oppervlak van het siliciumoxidesubstraat met een magnetron-sputterinstrument (vermogen 50 W, tijd 600 s).
  7. Laat het substraat 10 minuten weken in aceton en spoel daarna het overtollige foto-resist eraf.
  8. Spoel de voorbereide micro-elektrodechips 1 minuut af met gedeïoniseerd water, en droog ze dan 1 minuut met stikstof.
  9. Ontwerp de breedte-lengteverhouding van de kanaalgeometrie 15:1 en een kort kanaal van 4μm in het fotomasker
  10. Patroon PET-tape (1,2 mm lang, 0,6 mm breed) met een ultraviolet laser-uitsnijder als raam om de positie van de gate-elektrode uit te lijnen.
  11. Sputter een 100 nm Pt laag sequentieel op het oppervlak van de gate-elektrode met behulp van een magnetron-sputterinstrument (vermogen 50 W, tijd 500 s).
  12. Patroon PET-tape (60 μm lang, 15 μm breed) met een ultraviolet laseruitsnijder als raam om de positie van het kanaal uit te lijnen.
  13. Spincoat het kanaal volgens stappen 1.1.1 en 1.1.2.

3. Detectieprestaties van de OECT-gebaseerde H2O2 sensor met de gestapelde PEDOT: BTB/PEDOT: PSS halfgeleiderlaag

OPMERKING: Bij het meten van de OECT-gebaseerde H2O2 sensor onder een vaste poortspanning van +0,6 V, voer stap 3.1 uit. Bij het meten onder een vaste poortspanning van -0,6 V, volg stap 3.2.

  1. Meet de uitgangsstroomvariaties (IDS) met verschillende H2O2 concentraties onder een vaste poortspanning van +0,6 V.
    1. Dip 20 μL H2O2 oplossingen met verschillende concentraties (geconfigureerd in 0,1× PBS, variërend van 10-3 M tot 10-11 M met intervallen van twee ordes van grootte) met dezelfde geleidbaarheid van 34,39 ± 0,73 mS cm-1 sequentieel op het kanaaloppervlak.
    2. Verbind respectievelijk de bron-, drain- en gate-elektroden van de H2O2 sensor op een dual-port Source Meter.
    3. Pas VDS toe van -0,6 V, VG van +0,6 V, een meettijd van 40-150 s om de quasi-relatieve evenwichtsuitgang IDS te verkrijgen, en een meetduur van 10 s in enkeltraps constante spanningsmodus.
    4. Spoel het kanaaloppervlak af met gedeïoniseerd water voordat je de volgende H2O2 oplossing meet.
    5. Haal de stabiele IDS-waarde .
  2. Meet de I DS-variaties met verschillende H2O2 concentraties onder een vaste poortspanning van -0,6 V.
    1. Dip 20 μL van H2O2-oplossingen met verschillende concentraties (geconfigureerd in 0,1× PBS, variërend van 10-3 M tot 10-11 M met intervallen van twee ordes van grootte) met dezelfde geleidbaarheid van 34,39 ± 0,73 mS cm-1 sequentieel op het kanaaloppervlak.
    2. Verbind respectievelijk de bron-, drain- en gate-elektroden van de H2O2 sensor op de dual-poort Source Meter.
    3. Pas VDS toe van -0,6 V, VG van -0,6 V, een meettijd van 40-150 s om de quasi-relatieve evenwichtsuitgang IDS te verkrijgen, en een meetduur van 10 s in enkeltraps constante spanningsmodus.
    4. Spoel het kanaaloppervlak af met gedeïoniseerd water voordat je de volgende H2O2 oplossing meet.
    5. Haal de stabiele IDS-waarde .

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Dit artikel karakteriseert aanvankelijk het gestapelde PEDOT: BTB/PEDOT: PSS-kanaalmateriaal met behulp van SEM, AFM, UV-vis-spectroscopie en elektrochemische metingen. SEM- en AFM-beelden (Figuur 1 en Figuur 2) tonen aan dat de 241 nm dikke gestapelde laag PEDOT: BTB/PEDOT: PSS een overvloedige korrelige structuur vertoont, in tegenstelling tot het relatief gladde oppervlak van de 120 nm dikke enkellaagse PEDOT...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Het succes van het protocol berust op drie onderling afhankelijke kritieke stappen, elk gevalideerd door experimentele karakterisering. Ten eerste vereist de fabricage van het gestapelde kanaalmateriaal (Protocol 1.1) nauwkeurige controle over PEDOT: PSS spin-coating (4200 rpm voor 60 s, gevolgd door bakken bij 130 °C) en PEDOT: BTB elektrodepositie (waarbij het kortgesloten PEDOT: PSS-kanaal dient als werkelektrode, met een elektrisch potentiaal variërend van 0 tot 1 V ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen belangenconflicten om te melden.

Dankbetuigingen

Dit onderzoek werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (52175542 en 52203316), Science and Technology Cooperation and Exchange Special Project van de provincie Shanxi (nr. 202304041101032), het Fondsprogramma voor de wetenschappelijke activiteiten van geselecteerde teruggekeerde buitenlandse professionals in de provincie Shanxi (20240007), het onderzoeksproject ondersteund door de Shanxi Scholarship Council of China (nr. 2024062), het Patent Transformation Special Program van de provincie Shanxi (nr. 202304012), China Postdoctoral Science Foundation (nr. 2024M762331), Natural Science Foundation van de provincie Shanxi (nr. 20210302123136 en 202103021223068), en het promotieinnovatiestation van de provincie Shanxi (Xinzhou) ter ondersteuning van dit onderzoek.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
10× Phosphate Buffered Saline (PBS)Lanbolide Trading Co., LTDP7209Purity: ≥99%
3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ChinaE105649-25gPurity: ≥99%
3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GOPS)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ChinaG107576Purity: ≥97%
DeveloperSuzhou Yancai Weina Technology Co., Ltd.AZ 400K
Bromothymol Blue (BTB)Sinopharm Group Chemical Reagent Co., LTDB801811-25gPurity: ≥95%
Deionized waterShanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ChinaW11942418.2 Mfigure-materials-1 cm 
Digital microscopeOlympus Corporation of JapanDSX1000A cursory observation of the as-prepared OECT’s channel
Dodecyl benzene sulfonic acid (DBSA)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ChinaD106550Purity: ≥90%
Dual potentiostatic electrochemical workstationMetrohm AG, SwitzerlandVIONIC
Dual-port SourceMeterTek Technology Co., LTDKeithley 2636B
Dual-target magnetron sputteringShenyang Kejing Automation Equipment Co., LTDVTC-600-2HD
Ethylene glycol (EG)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ChinaE119700Purity: ≥99.8%
Hydrogen peroxide (H2O2)Huize Biochemical CompanyELPurity: ≥35%
N-methyl1-2-pyrrolidone (NMP)Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd.328634Purity: ≥99.5%
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd.739332Purity: ≥99.7%
Polyethylene terephthalate (PET)Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd.GF09063581
Potassium nitrate (KNO3)Sinopharm Group Chemical Reagent Co., LTD10017218Purity: ≥99.0%
PhotoresistSuzhou Yancai Micro-Nano Technology Co., LTDROL-7133
Scanning Electron Microscope (SEM)Carl Zeiss Company of GermanyGemini Sigma 300
Spin coaterJiangsu Leibo Scientific Instrument Co., LTDEZ4
Sulfuric acid (H2SO4)Sinopharm Group Chemical Reagent Co., LTD1002160895.0-98.0%
Atomic Force Microscopy (AFM)Bruker Corporation of the United StatesBruker Dimension Icon
Ultraviolet laser marking machineShanghai Cifang Electrical Technology Co., LTDRD-JW355
Ultraviolet-visible spectrophotometric spectroscopy (UV-vis)Ocean Insight Company of the United StatesOCEAN-HDX-UV-VIS

Referenties

  1. Chen, W., Cai, S., Ren, Q. Q., Wen, W., Zhao, Y. D. Recent advances in electrochemical sensing for hydrogen peroxide: A review. Analyst. 137 (1), 49-58 (2012).
  2. Zeng, Z. Y., et al. A bioinspired flexible sensor for electrochemical probing of dynamic redox disequilibrium in cancer cells. Adv. Sci. 10 (36), (2023).
  3. Riaz, M. A., Chen, Y. Electrodes and electrocatalysts for electrochemical hydrogen peroxide sensors: A review of design strategies. Nanoscale Horiz. 7 (5), 463-479 (2022).
  4. Pratsinis, A., et al. Enzyme-mimetic antioxidant luminescent nanoparticles for highly sensitive hydrogen peroxide biosensing. ACS Nano. 11 (12), 12210-12218 (2017).
  5. Yan, Y., et al. Metal-organic framework-based biosensor for detecting hydrogen peroxide in plants through color-to-thermal signal conversion. ACS Nano. , (2022).
  6. Liu, R. X., et al. Colorimetric two-dimensional photonic crystal biosensors for label-free detection of hydrogen peroxide. Sens. Actuators B. 354, (2022).
  7. Rivnay, J., et al. Organic electrochemical transistors. Nat. Rev. Mater. 3 (2), (2018).
  8. Liu, J., et al. Organic electrochemical transistor-based immuno-sensor using platinum loaded CeO2 nanosphere-carbon nanotube and zeolitic imidazolate framework-enzyme-metal polyphenol network. Biosens. Bioelectron. 230, (2023).
  9. Fu, Y., et al. Highly sensitive detection of protein biomarkers with organic electrochemical transistors. Adv. Mater. 29 (41), (2017).
  10. Cicoira, F., et al. Influence of device geometry on sensor characteristics of planar organic electrochemical transistors. Adv. Mater. 22 (9), 1012(2010).
  11. Guo, X., et al. Organic electrochemical transistor for in situ detection of H2O2 released from adherent cells and its application in evaluating the in vitro cytotoxicity of nanomaterial. Anal. Chem. 92 (1), 908-915 (2020).
  12. Qi, G. Y., et al. High-performance, single-component ambipolar organic electrochemical transistors with balanced N/P-type properties for inverter and biosensor applications. Adv. Funct. Mater. 35 (2), (2025).
  13. Wang, Z. Q., et al. Ultra-low LOD H2O2 sensor based on synergistic Nernst potential effect. Adv. Sci. 12 (26), (2025).
  14. Shen, H., et al. A wearable electrowetting on dielectrics sensor for real-time human sweat monitor by triboelectric field regulation. Adv. Funct. Mater. 32 (34), (2022).
  15. Zhang, Y. Y., et al. Highly sensitive graphene-Pt nanocomposites amperometric biosensor and its application in living cell H2O2 detection. Anal. Chem. 86 (19), 9459-9465 (2014).
  16. Xie, F. Y., Cao, X. Q., Qu, F. L., Asiri, A. M., Sun, X. P. Cobalt nitride nanowire array as an efficient electrochemical sensor for glucose and H2O2 detection. Sens. Actuators B. 255, 1254-1261 (2018).
  17. Ke, X. L., et al. Fabrication of Pt-ZnO composite nanotube modified electrodes for the detection of H2O2. J. Electroanal. Chem. 817, 176-183 (2018).
  18. Sun, Y. J., et al. Graphene/intermetallic PtPb nanoplates composites for boosting electrochemical detection of H2O2 released from cells. Anal. Chem. 89 (6), 3761-3767 (2017).
  19. Yuan, J., et al. Cobalt-based layered double hydroxide nanosheet-supported AuNPs for high performance electrochemical H2O2 detection. Appl. Surf. Sci. 630, (2023).
  20. Wu, X. Y., et al. Fiber-shaped organic electrochemical transistors for biochemical detections with high sensitivity and stability. Sci. China Chem. 63 (9), 1281-1288 (2020).
  21. Liu, J. W., et al. Organic electrochemical transistor-based immuno-sensor using platinum loaded CeO2 nanosphere-carbon nanotube and zeolitic imidazolate framework-enzyme-metal polyphenol network. Biosens. Bioelectron. 230, (2023).
  22. Balu, S., Palanisamy, S., Velusamy, V., Yang, T. C. K. Sonochemical synthesis of gum guar biopolymer stabilized copper oxide on exfoliated graphite: Application for enhanced electrochemical detection of H2O2 in milk and pharmaceutical samples. Ultrason. Sonochem. 56, 254-263 (2019).
  23. Abbas, M. E., Luo, W., Zhu, L. H., Zou, J., Tang, H. Q. Fluorometric determination of hydrogen peroxide in milk by using a fenton reaction system. Food Chem. 120 (1), 327-331 (2010).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Pt gate elektrodebroomthymolblauwPEDOT PSSUV Vis spectroscopieelektrochemische metingenspincoatingmagnetron sputteren
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.