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有机电化学晶体管（OECT）通过对有机混合离子/电子导体（OMIEC）进行体相充电，在较低工作电压下实现高跨导，因此成为极具吸引力的生物传感换能器。然而，这种离子–电子耦合也使OMIEC（如聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS））对不同离子及各种环境波动较为敏感，从而导致漂移和记忆效应，可能损害其在复杂生物流体中的定量读出性能。在本研究中，我们提出了一种新型基于OECT的传感器构型，通过采用双栅极驱动单一沟道来最大限度地降低漂移：其中，一个为功能化传感栅，另一个为参考栅，可实时解耦环境波动与沟道状态波动。我们引入了一种脉冲栅极偏置协议，以促进沟道电导恢复并减弱状态累积。以酶促葡萄糖传感为概念验证，该平台将时间依赖性漂移抑制了约96%，在20–70 °C范围内将温度诱导的变化消除了最高达99%，使校准灵敏度提高了55%，并降低了生理相关条件下由干扰物引起的偏差。通过同时提升信号稳定性和分析可靠性，该策略解决了OECT生物传感器的一项核心局限，推动了其在复杂生物环境中的高灵敏度即时检测应用。
gsk20{at}cam.ac.uk
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有机电化学晶体管（OECT）通过对有机混合离子/电子导体（OMIEC）进行体积充电，能够在较低工作电压下实现高跨导，因此成为具有吸引力的生物传感换能器。然而，这种离子—电子耦合也使OMIEC（例如聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS））容易受到不同离子及各种环境波动的影响，从而导致漂移和记忆效应，可能损害复杂生物流体中的定量读出。在本研究中，我们提出了一种新型基于OECT的传感器构型，通过使用两个栅极控制同一沟道来最大限度地降低漂移：一个为功能化传感栅极，另一个为参考栅极，后者可实现对环境波动与沟道状态波动的实时解耦。我们引入了一种脉冲栅极偏置协议，以促进沟道电导恢复并减轻状态累积。以酶促葡萄糖传感为概念验证，该平台将时间依赖性漂移抑制了约96%，在20–70 °C范围内将温度诱导的变化消除了最高达99%，将校准灵敏度提高了55%，并降低了生理相关条件下由干扰物引起的偏差。通过同时提高信号稳定性与分析可靠性，该策略解决了OECT生物传感器的一项核心局限，并推动其在复杂生物环境中的高灵敏度即时检测应用。
利益冲突声明
已声明的资助信息
EPSRC Sensor CDT，EP/S023046/1
剑桥哲学学会，https://ror.org/001ajjs72
英国剑桥大学罗宾逊学院
欧盟“地平线2020”研究与创新计划“玛丽·斯克沃多夫斯卡-居里”资助协议，101022365
惠康信托基金，065807/Z/01/Z，203249/Z/16/Z
英国医学研究委员会，MR/K02292X/1
英国阿尔茨海默病研究基金会，ARUK-PG013-14
迈克尔·J·福克斯基金会，16238，022159
Infinitus China Ltd
版权
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保留所有权利。未经许可不得重复使用。
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发表于2026年9月15日。
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用于抑制漂移和高灵敏度实时生物传感的双栅极OECT平台
Stefany Jivkova Kissovsky，
Scott Thomas Keene，
George G. Malliaras，
Gabriele S Kaminski Schierle
bioRxiv
2026.09.10.750357；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.10.750357
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用于抑制漂移和高灵敏度实时生物传感的双栅极OECT平台
Stefany Jivkova Kissovsky，
Scott Thomas Keene，
George G. Malliaras，
Gabriele S Kaminski Schierle
bioRxiv
2026.09.10.750357；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.10.750357
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.10.750357v1?rss=1
🏷️ 有机电化学晶体管 双栅极生物传感器 漂移抑制 葡萄糖检测 脉冲栅极偏置