一種新的有機(碳基)半導體材料已經(jīng)被開發(fā)出來，其性能優(yōu)于現(xiàn)有的選擇，可用于構建下一代的生物傳感器。由阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)科學家領導的一個國際研究小組率先克服了開發(fā)這種聚合物的一些關鍵挑戰(zhàn)。

目前，許多研究工作都花在了新型生物傳感器上，這些傳感器與身體直接互動，檢測關鍵的生物化學物質(zhì)，并作為健康和疾病的指標。

KAUST團隊的前研究科學家Rawad Hallani說：“為了使傳感器與身體相容，我們需要使用具有與生物組織相匹配的機械性能的軟性有機材料。”

Hallani解釋說，這種聚合物被設計用于稱為有機電化學晶體管(OECTs)的設備。對于這些類型的設備，該聚合物應允許特定的離子和生化化合物滲透到聚合物中，并對其進行摻雜，這反過來可以調(diào)節(jié)其電化學半導電性能。他說：“電化學特性的波動就是我們作為OECT的輸出信號而實際測量的東西?！?/p>

該團隊不得不面對幾個化學挑戰(zhàn)，因為即使聚合物結(jié)構的微小變化也會對性能產(chǎn)生重大影響。許多其他研究小組曾試圖制造這種特殊的聚合物，但KAUST團隊是第一個獲得成功的。

他們的創(chuàng)新是基于被稱為聚噻吩的聚合物，在精確控制的位置上連接著被稱為乙二醇的化學基團。學習如何以以前沒有實現(xiàn)的方式控制乙二醇基團的位置是該突破的一個關鍵方面。

Hallani說：“確定正確的聚合物設計以滿足你所尋找的所有標準是艱難的部分。有時能夠優(yōu)化材料性能的東西會對其穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響，因此我們需要牢記聚合物的能量和電子特性?！?/p>

復雜的計算化學模型被用來幫助實現(xiàn)正確的設計。該團隊還得到了專門的X射線散射分析和掃描隧道電子顯微鏡的幫助，以監(jiān)測其聚合物的結(jié)構。這些技術揭示了乙二醇基團的位置如何影響材料的微觀結(jié)構和電子特性。

KAUST團隊的Iain McCulloch說：“我們對Rawad在聚合物合成方面取得的進展感到興奮，我們現(xiàn)在期待著在特定的生物傳感器設備中測試我們的新聚合物?！盡cCulloch說，該研究小組現(xiàn)在正試圖提高聚合物和用它們制造的傳感器的穩(wěn)定性，因為它們正從實驗室演示走向現(xiàn)實世界的應用。