近日，西安電子科技大學微電子學院敖金平教授團隊在《生物傳感器與生物電子學》（Biosensors and Bioelectronics）上發(fā)表研究成果，報道了團隊研制的超高靈敏度半導體光電生物傳感器。

藍藻水華的爆發(fā)長期以來無法得到有效控制，一旦到爆發(fā)，湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)將遭受嚴重破壞，其分泌的微囊藻毒素（MC-LR）更是一種劇毒物質(zhì)，將會對生命體造成不可逆的損傷。據(jù)統(tǒng)計，單是太湖一例，從2007年藍藻大爆發(fā)開始已經(jīng)陸續(xù)投入500億治理，到目前依然收效甚微。要想有效控制藍藻水華的爆發(fā)，需要在藍藻緩慢生長的初級階段進行，一旦其進入指數(shù)生長期便難以控制。因此，開發(fā)超高靈敏度MC-LR檢測傳感器，實現(xiàn)對藍藻緩慢生長期的探測具有至關重要的作用。

Fig.1. the significance of the blue-green algae detection and crubing in the slow growth stage.

課題組針對這一問題研究開發(fā)了一款基于BiVO4/2D-C3N4/DNA適配體半導體光電生物傳感器，所設計的傳感器檢測上限達到4.191×10-8 μg/L，是現(xiàn)有文獻報道中針對MC-LR檢測靈敏度最高的傳感器。比行業(yè)標桿美國Luminex公司的商用MC-LR檢測傳感器靈敏度高兩個數(shù)量級。

從對比青海湖、太湖、巢湖、滇池水樣中的MC-LR檢測結果來看，團隊設計的傳感器與第三方檢測機構采用的商用設備測試結果一致，并且首次在清澈的青海湖中檢測到MC-LR，之前未見報道過在可觀測到微量藍藻的青海湖中檢測出MC-LR。結果表明，廣泛應用的可行性得到認證。

同時，研究發(fā)現(xiàn)該傳感器在更換Hg2+、多巴胺、四環(huán)素所對應的DNA適配體后，仍然可以實現(xiàn)對上述三種物質(zhì)的超高靈敏檢測。研究結果進一步證實了BiVO4/2D-C3N4/DNA適配體半導體光電生物傳感器具有普適性，未來可期在多種環(huán)境污染物檢測、腫瘤標志物檢測和醫(yī)學無創(chuàng)檢測等超痕量檢測領域發(fā)揮重要作用。

Fig.2. Characterization of sensitivity and specificity of the PEC/DNA aptamer sensor.

Fig.3. Sensitive detection of microcystin-LR in lakes and the detection of other biological substances

(Hg2+, tetracycline, dopamine).

Fig.4. Graphical Abstract for Biosensors and Bioelectronics.

據(jù)悉，該研究成果由敖金平教授、補鈺煜副教授課題組與戴顯英教授課題組合作完成，也是西電首次在生物傳感器和生物電子器件領域的國際頂級期刊發(fā)表研究成果。論文作者李陽博士，通訊作者補鈺煜副教授和戴顯英教授。