学术

近年来，随着科技的飞速发展，智能生物传感领域逐渐成为学术研究的热点之一。生物传感器是一种能够将生物识别元素与物理或化学换能器相结合，从而实现对目标生物分子进行检测的装置。它们在疾病诊断、个性化医疗、环境监测以及食品安全等诸多领域展现出了巨大的应用潜力。在此背景下，常钢教授团队在智能生物传感领域进行了深入研究并发表一系列研究成果。

EpCAM是重要肿瘤标志物，其高表达与癌症早期诊断和治疗密切相关，但现有检测方法存在标记步骤复杂、稳定性差、灵敏度低等问题。无标签检测技术无需复杂标记步骤，可简化操作、提升效率，因此开发无标签、高灵敏度EpCAM检测方法对癌症早期诊断和治疗意义重大。团队在传感器领域权威期刊ACS Sensors（一区top期刊IF：8.3）上以“Solution-Gated Thin Film Transistor Biosensor Based SnO₂ Amorphous Film for Label-free Detection of Epithelial Cell Adhesion Molecules”为题，报道了关于无标记高灵敏检测癌症重要标记物上皮细胞黏附分子的最新成果。常钢教授和湖北大学健康科学与工程学院何汉平教授为论文共同通讯作者，湖北大学为第一作者单位。

该工作使用溶胶-凝胶法制备的SnO₂薄膜作为沟道材料，成功开发了一种新型的SnO₂液栅薄膜晶体管（SGTFT）生物传感器，用于特异性检测EpCAM蛋白。通过选择最佳厚度的100 nm SnO₂薄膜作为通道材料，其跨导（g_m）达到1432μS，阈值电压（V_th）稳定在0.288 V。通过适配体和EpCAM之间的特异性识别，触发栅极电压变化以调节器件的沟道电流。制备的SGTFT表现出高检测灵敏度（14.6 mV·dec^-1），检测限（LOD）低至24.4 pg/mL，并且用于EpCAM传感的校准曲线在0.02 ng/mL-500 ng/mL范围内。开发的SnO₂-SGTFT生物传感器有望为健康监测和疾病诊断提供一种新的高灵敏度和特异性的检测平台。

饮料pH值精确检测至关重要，它影响口感、风味、保质期和消费者健康，但传统玻璃电极易碎、体积大且需频繁校准。因此，开发新型、简便且高灵敏度的传感器技术对提升食品安全监测水平意义重大。该团队将所开发的新型SnO₂液栅薄膜晶体管继续应用于常见饮料pH值的检测，在知名学术期刊Food Chemistry（一区top期刊IF：8.5）上发表了一项题为“SnO₂Electrolyte-gated Thin Film Transistor for Highly Sensitive pH Detection of Beverages”的研究，为饮料pH值的高灵敏检测提供了新方案。常钢教授和湖北大学健康科学与工程学院何汉平教授为论文共同通讯作者，湖北大学为第一作者单位。

该工作通过低成本的溶胶-凝胶工艺，成功开发了一种基于SnO₂的EGTFT pH传感器。实验结果表明，该传感器在低功耗条件（V = 0.5 V）下运行，展现出78.99 mV/pH的高灵敏度，超越了能斯特极限。SnO₂敏感层的优越稳定性和耐腐蚀性使得传感器在14天的长期稳定性测试中，电流保持在初始值的97%以上。实际测量饮料pH值的结果显示了高准确性，表明SnO₂-EGTFT pH传感器可作为食品工业中高灵敏度和稳定pH检测的优良平台。

基于上述在智能传感领域的发现，团队对该领域的最新研究成果进行了系统性的概述和总结。常钢教授与江汉大学吴钰祥教授共同通讯在Advanced Science（一区top期刊IF：14.3）发表题为“From Lab to Life: Self-Powered Sweat Sensors and Their Future in Personal Health Monitoring”的综述文章。该综述重点介绍用于个性化医疗保健的自供电汗液传感器的最新进展，涵盖汗液传感器、能量收集器、能量管理和应用。

该综述从可穿戴汗液传感器的基础开始，概述了它们的检测方法、材料和可穿戴设备。然后，讨论了不同类型能量收集器的工作机制、结构和特性。强调了不同能量收集器在汗液传感器的能量供应和能量管理方面的特点和挑战。该评论最后展望了自供电汗液传感器的未来前景，概述了该领域的发展轨迹及其蓬勃发展的潜力。

常钢教授主要从事先进功能材料制备及传感器件应用（化学生物传感、液栅晶体管、表面拉曼增强、柔性可穿戴传感器等）方面的研究。近年来，作为项目负责人承担国家自然科学基金、军委科技委、湖北省科技厅重点项目、武汉市晨光计划等二十余项科研项目。在Advanced Science、ACS Sensors、Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、Sensors and Actuators: B等期刊上发表论文100多篇，论文他引1500余次，申请和授权国家发明专利20余项；与云南中烟集团、诺德股份、金升阳科技有限公司、武汉睿联智创光电公司等开展广泛的、长期的“产学研”合作，取得社会经济效益。授权国际专利一项，国家专利二十项。

论文链接：

10.1002/advs.202409178

https://doi.org/10.1021/acssensors.4c03073

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.143868