深圳大學物理與光電工程學院杜博文助理教授,在綜合類頂刊《National Science Review》(IF=17)上發表題為“Ultrasensitive optoelectronic biosensor arrays based on twisted bilayer graphene superlattice”的研究論文,報道了一種新型超靈敏光電子生物傳感器，該傳感器利用扭轉雙層石墨烯（tBLG）的超晶格特性與等離激元共振效應，實現了無需核酸擴增的阿摩爾級生物分子檢測。

研究團隊將9.4°扭轉雙層石墨烯（tBLG）超晶格與金納米盤、CRISPR-Cas12a基因編輯技術通過DNA結構進行精準集成，開發出阿摩爾級無擴增石墨烯光電生物檢測芯片。平臺運作基于CRISPR-Cas12a介導的反向切割機制：當識別到目標DNA時，Cas12a會切割DNA原型內的單鏈DNA連接物，釋放金納米粒子并恢復原始介電環境，從而觸發信號變化。研究中，tBLG的角度可調范霍夫奇點（VHS）顯著提升了低光強下的光電轉換效率，而DNA折紙結構則確保了各功能組件的精確定位，形成了信號傳導最優化的生物-納米界面。這一混合平臺巧妙結合了CRISPR系統的分子特異性與tBLG的莫爾超晶格增強效應，超越了傳統光學和電子傳感模式的局限，為多重生物檢測創建了一個可擴展的框架，解決了超大規模診斷中的關鍵問題。

圖一: 展示了由金納米顆粒（AuNPs）、DNA折紙、金納米盤和扭曲雙層石墨烯（tBLG）組成的異質結構以及檢測原理示意圖

在臨床驗證中，該傳感器在無需核酸擴增的條件下，成功對肺癌組織樣本實現精準檢測，其結果與定量PCR（qPCR）高度一致。傳感器檢測限達到阿摩爾級別，響應時間短于1小時，并具備多重生物標志物同步檢測能力，性能超越傳統檢測方法四個數量級。該平臺不僅靈敏度極高，也展現出良好的穩定性與可擴展性，為復雜生物基質中痕量生物標志物的檢測提供了可靠工具，有望應用于早期疾病篩查、動態監測等多個臨床場景。

圖二: 低濃度下檢測結果驗證了器件的超高靈敏度

該論文深圳大學為第一完成單位和通訊作者單位，杜博文助理教授為與田曦麟博士生為共同第一作者，張晗教授、陳實教授和魏松瑞助理教授為共同通訊作者。

論文鏈接:

https://academic.oup.com/nsr/issue/12/10.

來源：鵬城優才