近日，学院满宝元教授团队和孟庆田教授团队合作在《Advanced Functional Materials》(IF = 19.924)上发表了题为“Aromatic Ring-Mediated Nonspecific Signaling Mechanism and Nafion-Dominated Solution in Graphene Field-Effect Transistor-Based Nucleic Acid Biosensors”的研究论文。山东师范大学为第一署名单位，第一作者为硕士生陈朔，通讯作者为满宝元教授、孟庆田教授和杨诚教授。
图1. 文章作者及摘要截图
石墨烯场效应晶体管（G-FET）在疾病诊断中受到了广泛关注。它具有高灵敏、无需标记、易于集成和可直接在液体环境中检测核酸（NAs）等优点。然而，由于缺乏系统的理论来支持有效的解决方案开发，G-FET核酸检测中的非特异性信号问题尚未得到根本解决。研究人员不得不依靠推测性的机制来尽可能减少实验中的非特异性信号。在这项研究中，我们首次从理论上确定了由芳香环介导的八种π-π相互作用路径引起的非特异性信号机制。基于理论模拟结果，我们通过实验证实了使用Nafion功能化方法阻断非特异性信号路径的可行性。实验证明，与传统的G-FET相比，经过Nafion修饰的G-FET（NMG-FET）在避免非特异性信号方面表现出色。此外，这种NMG-FET实现了对唐氏综合症相关DNA低至1 aM（10-18 M）和SARS-CoV-2 相关RNA低至5 aM（5×10-18 M）的超灵敏检测，并在碱基识别方面表现出良好的特异性。我们的研究有望推动G-FET核酸检测中非特异性信号机制的理论发展，并为提高检测信号纯度和准确性提供一种实用策略。
图2. 芳香环介导的非特异性信号路径和Nafion主导的解决方案
以上研究获得国家自然科学基金面上项目(11874244, 11974222，12274265)资助。
文章链接: https://doi.org/10.1002/adfm.202303832
