我单位学生韩庆芳、李玉芬等在一区期刊ACS Sensors上发表封面文章，逄金波老师、刘宏教授为通讯作者

逄金波、李玉芬、韩庆芳

01引言

人们对老龄化问题以及健康水平的需求推动着高品质的医疗保健服务的研发。疾病的早期诊断对提高生活质量和延长人类寿命至关重要，而相关病理过程发生的特征性生化指标即生物标志物的检测是此类诊断的先决条件。对生物标志物的早期无创诊断和即时检测，成为研究热点。生化过程产生的生物标志物，在与石墨烯表面吸附和脱附的过程中，会导致石墨烯结构和性质发生变化，这种变化可以使用电学、电化学或光学手段进行直观的表现，并转化为可测量的输出，这就是石墨烯基生物传感器的基础。本论文对近年来基于石墨烯的生物传感器的研究进展进行综合评述，依次从石墨烯及相关衍生物、生物传感器的构建机理、生物传感器的具体应用进行讨论，最后指出了基于石墨烯的生物传感器所面临的挑战与前景。

02 成果简介

济南大学逄金波-刘宏教授团队/德国莱布尼茨固态与材料研究所MarkH. Rummeli教授/德国德累斯顿工业大学Cuniberti教授及合作者全面回顾了基于石墨烯的生物传感器的最新研究进展，本论文以Graphene biodevices for early disease diagnosis based on biomarker detection为题在2021年第6期ACS Sensors（IF: 7.711）发表，并受邀设计期刊封面，第一作者为韩庆芳、李玉芬和孙宝珺。该封面的设计思路是基于微流控及场效应晶体管构建的石墨烯生物传感器件，可通过不同的功能化手段实现从小分子到细菌、病毒、细胞等生物标志物的检测，进而为实现疾病的早期诊断提供参考。

本文获选

封面故事：基于石墨烯的生物传感器，如微流体系统集成的场效应晶体管，具有快速、精确的生物标志物检测功能，支持疾病的早期诊断。综合综述讨论了石墨烯基生化传感器在小分子、病毒、细菌和乳腺癌细胞检测中的传感机制和应用。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acssensors.1c01172

该论文全面介绍了石墨烯材料的合成、功能化及相关衍生物的优缺点，并系统回溯了石墨烯生物传感器的构建机理，即化学电阻器、场效应晶体管、电化学、光学等手段（图1），其中电化学方法从循环伏安、差分脉冲、电化学阻抗、安倍法四个方面进行阐述，而光学方法分别介绍了光学显微镜、光致发光、拉曼、表面等离子体共振等手段。

图1.生物传感器构建的机理及生物标志物检测的简单概述。

为了更好的阐述生物传感器检测的适用范围之广，在其应用方面，本论文综述了石墨烯生物传感器在无机气体、有机小分子、酶、蛋白、核酸、病毒、细菌乃至细胞的传感策略，作者最后从多个方面指出了基于石墨烯的生物传感器在早期疾病诊断方面面临的挑战与机遇。

03结论与展望

近年来，生物传感策略用于早期疾病诊断受到越来越多的关注。石墨烯纳米材料的发展无疑给生物传感器的研究发展注入了新的催化剂，同时随着人类对于早期疾病诊断的更高层次需求，越来越多的便携式和可穿戴设备、小型化即时检测装置、自检试剂盒、智能读取设备及相应的手机应用程序已经初露端倪，这将使得定期的疾病早期诊断如癌症筛查甚至自检成为可能。这将是人类为自身健康发展做出的一场新的革命，我们期待这个伟大时代的到来，然而这一切，将会依赖于生物传感器的研究，让我们拭目以待！

本文通讯作者简介：

逄金波, 济南大学前沿交叉科学研究院，副研究员，硕士生导师（化学专业）。主要研究领域：二维材料的晶圆级可控合成和范德华异质结构筑及其在电子、光电子器件上的应用；碳纳米材料的电子、光电子学应用。主要研究成果：近年来在碳纳米管、石墨烯、过渡金属硫属化合物（二硒化钨）和贵金属硫属化合物（硫化铂、二硒化钯）等信息材料的设计理论、关键合成、基础应用等方面做出了较大贡献。以项目负责人承担国家自然科学基金、山东省自然科学基金等多项课题。在包括Adv. Energy Mater.、InfoMat、 ACS Energy Lett.、Nano-Micro Lett.、ACS Nano、Nano Res.、Adv. Opt. Mater.、Solar RRL、Adv. Mater. Technol.、Chem. Soc. Rev.、Appl. Energy、ACS Sens.等学术期刊上发表 SCI 文章 53余篇，被引2788余次，H 因子为 26，ESI高被引用论文6篇，获授权发明专利1项。

Email: ifc_pangjb@ujn.edu.cn

网页：https://publons.com/researcher/1226317/jinbo-pang/

招生信息：逄金波博士，硕士生导师，每年招收一名化学专业学硕，欢迎学生提前联系和报考，邮箱jinbo_pang_nano@163.com

http://faculty.ujn.edu.cn/pangjinbo/zh_CN/article/79328/content/1141.htm#article

刘宏，济南大学前沿交叉科学研究院院长，山东大学晶体材料国家重点实验室教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。中国硅酸盐学会晶体生长分会理事，中国光学学会材料专业委员会会员理事，中国材料研究学会纳米材料与器件分会理事。主要研究方向：生物传感材料与器件、纳米能源材料、组织工程与干细胞分化、光电功能材料等。十年来，主持了包括十五、十一五、十二五863、十三五国家重点研发项目和自然基金重大项目、自然基金重点项目在内的十余项国家级科研项目，取得了重要进展。2004至今，在包括Adv. Mater., Nano Letters, ACS Nano, J. Am. Chem. Soc, Adv. Fun. Mater, Energy Environ. Sci.等学术期刊上发表SCI文章300余篇，其中，个人文章总被引次数超过23000次，H因子为72，30余篇文章被Web of Science的ESI（Essential Science Indicators）选为 “过去十年高被引用论文”（Highly Cited Papers (last 10 years))，文章入选2013年中国百篇最具影响国际学术论文，2015和2019年度进入英国皇家化学会期刊“Top 1% 高被引中国作者”榜单。2018至2021年连续四年被科睿唯安评选为“全球高被引科学家”。应邀在化学顶尖期刊Chemical Society Review和材料顶尖期刊Advanced Materials和Advanced Energy Materials上发表综述性学术论文，在国际上产生重要影响。授权专利30余项，研究成果已经在相关产业得到应用。2019年获得山东省自然科学一等奖。Email: hongliu@sdu.edu.cn

网页：https://publons.com/researcher/1598713/hong-liu/

Gianaurelio Cuniberti，德国德累斯顿工业大学教授，入选欧洲科学院院士（elected member of the European Academy of Sciences）。获得聘任材料科学系、物理系教授（在德累斯顿工业大学的双学科聘任教授，目前仅有两位）。主要研究领域：（1) 低维纳米材料的建模和运输现象，例如纳米线、二维材料石墨烯等的电子结构和电子输运性质的计算，以及器件性能的预测； (2) 分子生物传感：自下而上的组装、生物传感器与微流控的结合与临床应用；(3) 传感器的自组网，组成类神经元网络，进行通信与接口的协同作用；（4）分子生物电子学：从介观到分子系统的热量和电荷迁移。主要研究成果：近年来在碳纳米管、硅纳米线、硼纳米管、石墨烯、和金属有机框架材料等传感材料的设计理论、关键合成、基础应用等方面做出了较大贡献。在包括Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nature Electronics, Advanced Materials, Nature Communications, Nano Letters, Physical Review Letters等学术期刊上发表SCI文章435余篇，其中，一作或通讯作者文章近260篇，文章总被引次数超过16588余次，H因子为68。主持经费3000万欧元，包含欧盟地平线项目、德国研究基金委（DFG）、德国教育与研究部（BMBF）、大众基金会等。获得授权发明专利12项。发表会议摘要499篇，其中，做了91个会议邀请报告；在116家高校研究所等做过邀请报告。所领导的研究团队孵化公司3家高科技公司（包含 quantUP、smartNT、biconex等），涉及大数据智能编码、高纯度碳纳米管生产、电镀薄膜等领域。Email: g.cuniberti@tu-dresden.de

网页：https://publons.com/researcher/1352481/gianaurelio-cuniberti/

本文第一作者简介：

韩庆芳，济南大学，生物学院制药专业2018级本科生，于2019年初进入前沿交叉科学研究院进行课外科研活动，导师：逄金波老师。在包括ACS Sensors期刊发表1篇第一作者的SCI论文，合作发表InfoMat、AdvancedMaterials Technologies等SCI文章2篇，主持或参加济南大学SRT项目2项。已保送至南京大学攻读硕士学位。

李玉芬，济南大学，前沿交叉科学研究院化学专业2020级硕士生。导师：逄金波老师，方向是二硒化钯的大面积合成及光电子应用。在包括ACS Sensors、Nano Research、Nanotechnology等期刊发表3篇第一作者(或共一)的SCI论文，合作发表InfoMat、Nano-Micro Letters、AdvancedMaterials Technologies等SCI文章3篇，参加学术会议2次。

孙宝珺，济南大学，前沿交叉科学研究院生物工程专业2019级硕士生。导师：王金刚教授，方向是干细胞分化及生物医学应用。在包括ACS Sensors、AdvancedMaterials Technologies等期刊发表2篇第一(或共一)作者的SCI论文。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssensors.1c01172

该中文资料发表于微信公众号“ACS美国化学会”，微信号gh_0320d0d498b4，网页链接为：https://mp.weixin.qq.com/s/XdRb2XzuXnkdxc0KNAJP8g

 ACS美国化学会，微信号gh_0320d0d498b4，功能介绍：美国化学会拥有15万余名会员，是世界上最大的科学学会之一。ACS作为权威科学信息的主要来源，是全球化学企业、化学家、化学工程师和相关人员的职业家园。