近日，意大利的科學(xué)家們設(shè)計(jì)出了一個簡單廉價的電化學(xué)傳感器，該傳感器在紫外線的照射下可以進(jìn)行“自我清潔”。從檢測水污染到血液中的藥物，這項(xiàng)研究為在環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，大量應(yīng)用“自我清潔”電極的傳感器開辟了道路。

翻開任何一本生化傳感器領(lǐng)域的書籍，你都會發(fā)現(xiàn)大量與電化學(xué)裝置相關(guān)的內(nèi)容，而這也恰恰證明了以電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的傳感器的重要性與優(yōu)越性。并且，目前科研人員通常利用在電極中摻雜納米材料的方法，使得電極擁有較高的比表面積，這不僅提高了傳感器的靈敏度，還降低了傳感器的價格，這些優(yōu)勢使得該方法越來越流行。

然而，基于納米材料的電極很難清潔，這阻礙了它們在環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)傳感器上的應(yīng)用。比如，河水中的雜質(zhì)會弄臟電化學(xué)傳感器，進(jìn)而影響它們的使用。又比如，帕金森癥（Parkinson）患者的體內(nèi)通常會缺乏一種重要的神經(jīng)傳遞素——多巴胺，而在電化學(xué)分析檢測中這種化學(xué)分子會污染傳感器，使得傳感器不能重復(fù)使用。

為了解決傳感器易受污染問題，米蘭大學(xué)（theUniversityofMilan)的LuigiFalciola和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種表面涂有二氧化鈦的光敏電化學(xué)傳感器，該傳感器在紫外線的照射下可以自我清潔，并且能夠重復(fù)使用來檢測多巴胺。在二氧化鈦的底層，排列著高度有序的銀納米顆粒（實(shí)際的傳感工具）。

從自動清潔窗戶，汽車和水泥，到自動殺毒醫(yī)療器械，在表面附上二氧化鈦的方法在我們生活中越來越常見。這些應(yīng)用都基于相同的化學(xué)原理：來自于陽光或者人造紫外線照射在傳感器上，使得二氧化鈦涂層上發(fā)生光催化反應(yīng)，分解了有機(jī)污染物。Falciola團(tuán)隊(duì)在他們研發(fā)的傳感器中應(yīng)用了相同的原理。

Falciola解釋道，“在此之前，有幾個有關(guān)自我清潔電極的研究，但是我們的裝置更簡單，更便宜。”

此外，F(xiàn)alciola團(tuán)隊(duì)還展示了二氧化鈦涂層不但具有自我清潔的功能，還可以保護(hù)納米顆粒形態(tài)的傳感涂層，防止銀傳感層氧化和降解。Falciola還補(bǔ)充道，“這個裝置不但不會老化，而且只需紫外線即可完成清潔。這真是一個意想不到的成果，我們?yōu)檠邪l(fā)出如此耐用的傳感器而感到高興。”

葡萄牙科英布拉大學(xué)（theUniversityofCoimbra）的電化學(xué)家ChristopherBrett認(rèn)為：這項(xiàng)研究的應(yīng)用前景很好，而且值得繼續(xù)深入研究。同時他指出：這種納米顆粒層還應(yīng)該能夠推廣到其他特定分析物的檢測中。并且，在普遍的常規(guī)分析中，尤其在實(shí)驗(yàn)室之外的地方應(yīng)用傳感器，需要縮短清潔時間(目前其清潔多巴胺需耗時1小時)。Falciola也坦言道，“我們還有很多工作需要完成。研究團(tuán)隊(duì)正在對清潔時間以及檢測裝置的局限性進(jìn)行研究。”

Falciola總結(jié)道，“理論上，具有自動清潔功能的二氧化鈦層可用于任何電極，因此其可檢測的分析物不勝枚舉。我們的目標(biāo)是：把這些類型的設(shè)備投入實(shí)際使用。為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，研究團(tuán)隊(duì)希望與傳感器生產(chǎn)公司展開合作，并以此打造出一個商業(yè)原型樣機(jī)。”

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