磁光电化学2D异质结平台用于生物感应检测
应用物理
2026-01-23 v1 光学
摘要
光电化学(PEC)生物传感器因其高灵敏度和低背景噪声而显示出巨大的潜力。然而，其性能严重受到光生载流子快速复合的限制。本研究创新性地引入了非接触磁场调制策略，通过操控载流子自旋态来抑制电子-空穴复合，从而显著提高了光电转化效率。基于这一机制，我们开发了一个基于MXenes/掺钛氧化物(cobalt-doped titanium dioxide, Co-TiO2)异质结的磁场调制PEC生物感应平台。该平台实现了对蛋白酶激活酶(蛋白酶A, PKA)活性的 ultrasensitive 检测。与未应用磁场的相同探针修饰的生物传感器相比，所开发的平台在检测灵敏度上实现了68.75%的提升，实现了PKA的超低检测限0.00016 U/mL，同时表现出0.005至80 U/mL的宽广线性范围。该研究不仅为酶活性分析提供了一种新方法，还开创了磁场调制以增强PEC感应的创新策略，为开发高性能生物感应平台开辟了新途径，具有显著希望用于早期疾病诊断和药物筛选应用。
引用
@article{arxiv.2507.11843,
title = {Magneto-photoelectrochemical 2D heterojunction platform for biosensing detection},
author = {Tao Wang and Nan Zhang and Hongjie Huang and Yunhe An and Yunyun Dai and Yongrui Li and Nan Yang and Chaojie Yang and Xinran Zhou and Yucheng Zhu and Yingshan Ma and Lingling Huang and Yongtian Wang and Yang Liu and Zhiyong Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11843},
year = {2026}
}