随着可穿戴电子产品的迅速发展，柔性生物传感器近年来得到了广泛关注，OECT技术也因其独特的性能脱颖而出。
有机电化学晶体管（OECT）简介
有机电化学晶体管（OECT）是利用电化学掺杂调控有机混合离子电子导体（如导电高分子聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐，PEDOT:PSS）的电导率从而实现开启/关闭状态切换的晶体管器件，具有场效应信号放大功能。OECT可以在水和生物体液环境中稳定工作，尤其是在体原位监测，具有低工作电压（<1 V）、高跨导 (>50 μS)、兼容低成本印刷加工等特点。因此，OECT在高精度、低功耗的化学和生物传感、医学诊断以及新型柔性电子等领域中具有极大的应用前景。
OECT技术制备生物传感器特点
有机电化学晶体管（OECT）传感器具有典型的晶体管结构，能够将被检测物在栅极上发生电化学反应产生的信号通过沟道电流放大，因此具有高灵敏度和低检测限等优点。
此外，OECT具有良好的生物相容性和低工作电压，可以在柔性基底上加工，因而在柔性生物传感器方面具有广阔的应用前景。需要指出的是，OECT的放大效果不仅仅针对待测物，干扰物产生的信号也会被相应放大，因此，提高OECT传感器的选择性成为其在生物检测领域应用的关键之一。在OECT检测过程中，待测物的电化学反应在其栅极表面进行，在传统OECT中，栅极主要由Pt，Au的贵金属构成，这些电极不但成本高，选择性不佳，而且稳定性较差，容易因为S、Cl、P等原子的毒化而失活。为了提高贵金属栅极的选择性，主要通过其表面涂敷如壳聚糖或全氟磺酸Nafion等高分子来进行改性。
OECT技术在CGM领域的应用
持续葡萄糖监测（CGM）是生物传感器应用较为广泛的领域。来自中国香港大学、浙江大学和广州医科大学的研究人员开发出了一种名为OECT-CGM的新型CGM系统，采用硬币大小的紧凑设计，集成了最先进的生物传感器、微创工具和水凝胶。相关研究结果近期发表在Science Advances期刊上，论文标题为“Coin-sized, fully integrated, and minimally invasive continuous glucose monitoring system based on organic electrochemical transistors”。
OECT-CGM系统的概念和设计原则
图片来自Science Advances, 2024, doi:10.1126/sciadv.adl1856
今年，在浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划双边产业联合研发计划项目支持下，柏医健康联合浙江大学、新加坡ALR Technologies公司研发基于有机电化学晶体管放大效应的高精度持续血糖监测系统，主要研究适用于皮下穿刺的微型有机电化学晶体管传感器的设计及微纳加工方法，研发有机半导体传感薄膜、选择性分离膜和表面抗污膜材料等关键膜材料，并探究关键材料表界面功能修饰改性技术和关键材料器件的规模化制备工艺，研发核心电子电路以及CGMS器件系统集成技术，构建出高精度、高灵敏的OECT持续血糖监测系统。
参考文献：
[1] Xi X, Wu D, Ji W, et al. Manipulating the sensitivity and selectivity of OECT‐based biosensors via the surface engineering of carbon cloth gate electrodes[J]. Advanced Functional Materials, 2020, 30(4): 1905361.
[2] Y. Yao, W. Huang, J. Chen, X. Liu, T. J. Marks, A. Facchetti. Flexible and stretchable organic electrochemical transistors for physiological sensing devices [J]. Advanced Materials, 2023, 35, 2209906.
[3] Bai J, Liu D, Tian X, et al. Coin-sized, fully integrated, and minimally invasive continuous glucose monitoring system based on organic electrochemical transistors[J]. Science Advances, 2024, 10(16): eadl1856.