近日，西安電子科技大學微電子學院敖金平教授團隊在《生物傳感器與生物電子學》（Biosensors and Bioelectronics）上發表研究成果，報道了團隊研制的超高靈敏度半導體光電生物傳感器。

藍藻水華的爆發長期以來無法得到有效控制，一旦到爆發，湖區生態系統將遭受嚴重破壞，其分泌的微囊藻毒素（MC-LR）更是一種劇毒物質，將會對生命體造成不可逆的損傷。據統計，單是太湖一例，從2007年藍藻大爆發開始已經陸續投入500億治理，到目前依然收效甚微。要想有效控制藍藻水華的爆發，需要在藍藻緩慢生長的初級階段進行，一旦其進入指數生長期便難以控制。因此，開發超高靈敏度MC-LR檢測傳感器，實現對藍藻緩慢生長期的探測具有至關重要的作用。

Fig.1. the significance of the blue-green algae detection and crubing in the slow growth stage.

課題組針對這一問題研究開發了一款基于BiVO4/2D-C3N4/DNA適配體半導體光電生物傳感器，所設計的傳感器檢測上限達到4.191×10-8 μg/L，是現有文獻報道中針對MC-LR檢測靈敏度最高的傳感器。比行業標桿美國Luminex公司的商用MC-LR檢測傳感器靈敏度高兩個數量級。

從對比青海湖、太湖、巢湖、滇池水樣中的MC-LR檢測結果來看，團隊設計的傳感器與第三方檢測機構采用的商用設備測試結果一致，并且首次在清澈的青海湖中檢測到MC-LR，之前未見報道過在可觀測到微量藍藻的青海湖中檢測出MC-LR。結果表明，廣泛應用的可行性得到認證。

同時，研究發現該傳感器在更換Hg2+、多巴胺、四環素所對應的DNA適配體后，仍然可以實現對上述三種物質的超高靈敏檢測。研究結果進一步證實了BiVO4/2D-C3N4/DNA適配體半導體光電生物傳感器具有普適性，未來可期在多種環境污染物檢測、腫瘤標志物檢測和醫學無創檢測等超痕量檢測領域發揮重要作用。

Fig.2. Characterization of sensitivity and specificity of the PEC/DNA aptamer sensor.

Fig.3. Sensitive detection of microcystin-LR in lakes and the detection of other biological substances

(Hg2+, tetracycline, dopamine).

Fig.4. Graphical Abstract for Biosensors and Bioelectronics.

據悉，該研究成果由敖金平教授、補鈺煜副教授課題組與戴顯英教授課題組合作完成，也是西電首次在生物傳感器和生物電子器件領域的國際頂級期刊發表研究成果。論文作者李陽博士，通訊作者補鈺煜副教授和戴顯英教授。