在國家自然科學基金委的支持下，中科院合肥物質(zhì)科學研究院智能所張忠平研究員領銜的研究團隊利用氧化石墨烯上功能基團的有機胺化反應，制備出具有高熒光量子產(chǎn)率的發(fā)光氧化石墨烯。以此為“墨水”，可通過普通打印機在襯底上打印出熒光“開”的生物傳感器，這實現(xiàn)了對多種生物分子如生物硫醇、蛋白質(zhì)、DNA等的可視化、超敏感檢測。

可視化的紙基生物傳感器具有低成本，易操作等優(yōu)點，缺點是普通的發(fā)光材料難以固定在紙質(zhì)襯底上并且其光學活性極易喪失。因此，發(fā)展適于紙質(zhì)傳感器的發(fā)光材料一直是重大挑戰(zhàn)。發(fā)光氧化石墨烯具有二維的平面結構并且發(fā)光穩(wěn)定，而且可通過普通噴墨打印機以任意形狀的圖案打印在微孔濾膜上。打印后的圖案，在白光下是無色的，而在紫外燈照射下將表現(xiàn)出亮藍色熒光，并且熒光強度非常均一、穩(wěn)定（其過程如配圖示）。在圖案上滴加各種配體修飾的銀納米顆粒，由于銀顆粒在石墨烯納米片上的吸附以及發(fā)生的熒光共振能量轉(zhuǎn)移過程，氧化石墨烯的熒光將被猝滅；隨后加入與配體對應的目標生物分子，通過剝離銀顆粒中斷能量轉(zhuǎn)移途徑，使熒光重新恢復。上述兩種效應構成了可視化熒光“開”的紙質(zhì)傳感器，其對多肽（谷胱甘肽）的可視化檢測限達到1納摩爾，對蛋白質(zhì)和DNA的檢測限分別達10皮摩爾和1納摩爾。