基于正电β-环糊精的超高灵敏有机场效应晶体管手性传感器

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:opcs2009
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手性,是自然界的基本属性之一,手性异构体具有相似的结构和物理性质,但在生命系统中往往表现出不同甚至相反的生理学、药理学、毒理学活性和代谢过程,实现快速和高灵敏度的手性识别始终是现代分析科学领域的一项重大挑战。针对这一问题,本文合成了全取代-4-(3,5-二甲基苯甲酰胺基)-6A-1-烯丙基咪唑-β-CD(Im+-Ph-β-CD)及其中性类似物2,3,6-(3,5-二甲基苯苯甲酰胺基)-β-环糊精(Ph-β-CD),以有机半导体层为F16CuPc、底栅顶接触结构的OFET为基础,构建了两种结构的有机晶体管手性传感器(COFET),实现了超高灵敏度的手性传感。首先采用合成的CD衍生物(Im+-Ph-β-CD、Ph-β-CD)直接敏化半导体层构建了COFET,对Phe、PA、MA和CA实现了最低检测浓度为1 aM的手性传感。阳离子环糊精衍生物由于可以对酸性手性对映体提供额外的手性选择性静电作用表现出更高的器件灵敏度。在此基础上,将Im+-Ph-β-CD固载OFET表面的钝化层上构建了准栅极结构的COFET。一方面,钝化层可以有效防止溶液检测环境对半导体性能的致命影响;另一方面,正电的Im+-Ph-β-CD表现出准栅极特性。咪唑基团被Im+-Ph-β-CD空腔包合,其正电荷被部分屏蔽,在手性识别过程中,CD空腔对咪唑基团和分析物的竞争性包合使咪唑基团产生不同程度的向外位移,从而表现出不同的电位,在有源层诱导出新的导电沟道实现电流信号输出。同时,Im+-Ph-β-CD分子间形成的氢键网络进一步放大了传感信号,赋予COFET极高的灵敏度。对Phe的检测限低至8.07×10-19M(在200μL检测液中仅有约97个分子)。而且,这种传感机理不依赖于被分析物的本征电荷,能够实现中性手性对映体的传感。构建的两种COFET对手性对映体混合物的传感行为均表现出浓度和组分依赖性,对“布洛芬缓释胶囊”提纯物中R-布洛芬的定量分析结果接近色谱分析分析结果,表明在实际药物的定量分析方面有很大应用潜力。
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