人工智能微纳传感山西省重点实验室在《先进科学》（Advanced Science）发表题为“基于协同能斯特效应的超低检测限过氧化氢传感器” (Ultra-low LOD H2O2 Sensor Based on Synergistic Nernst Potential Effect)的研究论文。H2O2与Glucose检测作为生物医学、食品工业及环境监测领域的关键技术，其研究具有重要的科学意义和应用价值。H2O2不仅是生物体内氧化应激反应的重要代谢产物，其异常浓度水平与炎症、神经退行性疾病和癌症等病理过程密切相关，同时也是食品加工中常用的杀菌剂和环境污染物降解的关键中间体。Glucose作为生命活动的核心能量物质，其精准检测对糖尿病诊断与管理、食品质量控制及发酵工业优化具有不可替代的作用。近年来，随着纳米材料、生物传感技术的突破，开发高灵敏度、高选择性且适用于复杂体系的H₂O₂与Glucose检测平台，成为解决传统检测方法（如色谱法、酶联免疫法）存在成本高、操作复杂、抗干扰性差等问题的关键方向。OECT凭借其信号放大机制、界面可设计性及器件灵活性，为H2O2与Glucose的检测提供了突破传统技术瓶颈的新途径，推动便携式诊断设备和智能监测系统的发展，与精准医疗及绿色分析化学的需求高度契合。
在该工作中，研究人员开发了一种基于OECT的低检测限生物电子传感与信号处理系统。系统采用聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）：溴百里酚蓝（PEDOT:BTB）/聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）叠层结构作为半导体沟道，铂（Pt）作为栅极，构建了高性能OECT传感器。该传感器利用Pt栅电极催化H2O2产生的能斯特电位与BTB分子和氢离子（H2O2催化副产物）相互作用的能斯特电位的协同效应，实现了对H2O2检测的超低检测限（1.8×10-12 M）。此外，开发了由信号处理电路和移动应用程序组成的微系统，并通过对市售牛奶样品的检测验证了系统的可靠性。由于H2O2是多种酶催化反应的中间产物，该方法可扩展至基于酶催化反应的分析物检测。通过在Pt栅极上修饰葡萄糖氧化酶（Gox）-全氟树脂（Nafion）制成Pt-Gox-Nafion叠层电极，实现了对Glucose的检测，检测限达到8.82×10-11 M，生物电子传感领域提供了一种低检测限、可扩展的检测平台。
课题组硕士生王棹群为本工作第一作者，冀健龙教授、桑胜波教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、山西省自然科学基金、山西省科技合作与交流专项基金、山西省选派留学回国人员科技活动基金、山西省留学资助研究项目基金和山西省忻州市博士创新工作站的大力支持。