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光电化学生物传感器中光活性材料简述OA

A brief review of photoactive materials for photoelectrochemical biosensors

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光化学电(Photoelectrochemical,PEC)生物传感器因其在氧化反应过程中借助产生光电流来检测生物分子的能力,以及其高灵敏度、背景干扰小、成本效益高和便携性等特点,引起了越来越多的关注.本综述对驱动PEC生物传感器性能的光活性材料进行了全面总结.首先,概述了 PEC 生物传感的基本理念和信号生成过程,强调了电荷载流子动力学在光电流产生中的关键作用.其次,文章主体部分详细探讨了几类光活性材料,如金属氧化物、量子点、有机材料、等离子体纳米结构和二维纳米材料.此外,以当前实验研究为支撑,讨论了每种材料类型的特殊性质、电荷转移方法、光捕获能力和对生物传感器性能的影响;为提高灵敏度和选择性,研究了关键的设计技术,包括异质结形成、表面功能化和热电子注入;探讨了PEC生物传感器的主要问题,包括干扰减少、生物相容性、材料稳定性和可重复性.最后,讨论了未来的发展方向,重点在于新材料、创新的设备设计以及在食品安全、环境监测和即时诊断方面的潜在应用.这篇全面综述旨在帮助研究人员选择和创造用于未来高性能PEC生物传感器的前沿光活性材料.

Photoelectrochemical(PEC)biosensors have drawn growing interest due to their capability to detect biomolecules with the help of generating photocurrent during oxidation reactions,followed by their high sensitivity,minimal background interference,cost-efficiency,and portability.This review provides an extensive summary of the photoactive materials that power PEC biosensor performance.We start by outlining the basic ideas and signal-generating processes of PEC biosensing,highlighting the crucial role of charge-carrier dynamics in photocurrent production.The article's main body thoroughly examines several categories of photoactive materials,such as metal oxides,quantum dots,organic materials,plasmonic nanostructures,and two-dimensional nanomaterials.We go over the special qualities,charge-transfer methods,light-harvesting capacities,and effects on biosensor performance of each material type,all supported by current experimental research.To improve sensitivity and selectivity,we also examine key design techniques,including heterojunction formation,surface functionalization,and hot-electron injection.We also discuss the main issues in PEC biosensors,including interference reduction,biocompatibility,material stability,and reproducibility.Lastly,we discuss future directions,emphasizing new materials,innovative device designs,and potential applications in food safety,environmental monitoring,and point-of-care diagnostics.The goal of this thorough overview is to assist researchers in choosing and creating cutting-edge photoactive materials for high-performance PEC biosensors of the future.

Md Hayatul Islam;薛映仙;李敏;张祖星;桑胜波;菅傲群

太原理工大学 人工智能微纳传感山西省重点实验室,山西 太原 030024||太原理工大学 集成电路学院,山西 太原 030024太原理工大学 人工智能微纳传感山西省重点实验室,山西 太原 030024||太原理工大学 集成电路学院,山西 太原 030024太原理工大学 人工智能微纳传感山西省重点实验室,山西 太原 030024||太原理工大学 集成电路学院,山西 太原 030024太原理工大学 人工智能微纳传感山西省重点实验室,山西 太原 030024||太原理工大学 集成电路学院,山西 太原 030024太原理工大学 人工智能微纳传感山西省重点实验室,山西 太原 030024||太原理工大学 集成电路学院,山西 太原 030024太原理工大学 人工智能微纳传感山西省重点实验室,山西 太原 030024||太原理工大学 集成电路学院,山西 太原 030024

光电化学生物传感器免疫检测传感器技术

photo electrochemistrybiosensorsimmunodetectionsensor technology

《测试科学与仪器》 2026 (1)

16-35,20

This work was financially supported by National Natural Science Foundation of China(Nos.61971301,62031022,51975400),in part by the Central Guidance on Local Science and Technology Development Fund of Shanxi Province(No.YDZJSX2021A01),and Fundamental Research Program of Shanxi Province(No.202303021212082).

10.62756/jmsi.1674-8042.2026002

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