基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展_高原
石墨烯传感器研究进展
石墨烯传感器的研究进展摘要本文论述了石墨烯电化学和生物传感器的研究进展，包括石墨烯的直接电化学基础、石墨烯对生物小分子的电催化活性、石墨烯酶传感器、基于石墨烯薄膜和石墨烯纳米带的实用气体传感器（可检测O 2、CO和NO 2）、石墨烯DNA传感器和石墨烯医药传感器（可用于检测扑热息痛）。
2004年，英国曼彻斯特大学Andre K.Geim等以石墨为原料，通过微机械力剥离法得到一系列叫作二维原子晶体的新材料----- “石墨烯（G raphene）”。
石墨烯是碳纳米材料家族的新成员，具有二维层状纳米结构，室温下相当稳定。
由于在石墨烯中碳原子呈sp2 杂化，贡献剩余一个p轨道上的电子形成了大n键，n 电子可以自由移动，使石墨烯具有优良的导电性、新型的量子霍尔效应以及独特的超导性能。
石墨烯对一些酶呈现出优异的电子迁移能力，并且对一些小分子（如H2O2 NADH）具有良好的催化性能，使其适合做基于酶的生物传感器，即葡萄糖传感器和乙醇生物传感器。
在电化学中应用的石墨烯大部分都是由还原石墨烯氧化物得到的，也称为功能化石墨烯片或者化学还原石墨烯氧化物，这种物质通常有较多的结构缺陷和官能团，在电化学应用上具有优势。
碳是电化学分析和电催化领域应用最广的材料。
例如，碳纳米管在生物传感器、生物燃料电池和质子交换膜（PEM）燃料电池方面有着良好的性能。
基于石墨烯的电极在电催化活性和宏观尺度的导电性上比碳纳米管更有优势。
因此，在电化学领域，石墨烯就有了大展身手的机会。
石墨烯在电化学传感器上的应用有以下优点：①体积小，表面积大；②灵敏度高；③响应时间快；④电子传递快；⑤易于固定蛋白质并保持其活性；⑥减少表面污染的影响。
1石墨烯的电化学基础为了更好地了解碳材料在电化学领域的应用，有必要研究决定碳电极的几种重要参数的基本电化学行为，即电化学位窗口、电子迁移速率、氧化还原电位等。
Zhou Ming等报道称石墨烯在0. lmol/L PBS （pH 为7.0 ）中具有大约2.5V 的电化学电位窗口，这与石墨、玻碳、甚至掺杂硼的金刚石电极相似，但是，从交流阻抗谱来看，石墨烯对电荷迁移的阻力比石墨和玻碳电极对电荷迁移的阻力小。
2021石墨烯在电化学生物传感器领域的应用范文1
2021石墨烯在电化学生物传感器领域的应用范文 石墨烯由于具有大的比表面积、优异的机械性能和良好的导电性，使得它在纳米电子器件，传感器，药物载体，超级电容器以及能量存储等领域得到了广泛的应用。
将石墨烯应用于电生物传感器不仅有重要的理论价值，而且对生命分析领域的快速发展具有重要现实指导意义。
本文重点介绍了石墨烯在电化学物传感器领域的研究进展，简单探讨了石墨烯在电化学领域应用存在的问题。
1石墨烯在电化学生物传感器领域的研究进展 1.1酶传感器 由于石墨烯对H2O2具有较高的电催化活性，对葡萄糖氧化酶具有良好的直接电化学催化氧化性能，因此石墨烯可以作为卓越的电极材料制备酶生物传感器。
Shan[1]报道了利用聚乙烯吡咯烷酮修饰的功能化石墨烯纳米材料构建了电化学葡萄糖生物传感器，该小组将聚乙烯吡咯烷酮功能化的石墨烯分散于聚乙烯亚胺功能化的离子液体后，制备得到石墨烯/离子液体修饰电极能极好的固定葡萄糖氧化酶，利用石墨烯复合材料材料对 O2和 H2O2的还原催化作用，成功制备出葡萄糖电化学生物传感器检测，线性范围为 2~14 mmol/L。
Liu[2]研究了将铜纳米粒子通过电解沉积在石墨烯片层上构建了非酶葡萄糖传感器，在 500 mV 电压下，对葡萄糖的检测线性范围达到 4.5 mM，最低检测限位为 0.5 μM。
Zhuo[3]研究小组研究了以细胞因子与葡萄糖氧化酶级联催化物为信号放大物，功能化磁性石墨烯纳米球为信号标记物，构建了用于检测甲状腺激素的免疫传感器，最低检测限可达15 fg/mL。
1.2免疫传感器 由于石墨烯就有大的表面面积和良好的生物相容性，因此，MohammedZourob[4]研究了通过电还原芳基重氮盐在石墨烯修饰丝网印刷电极表面键合一层有机膜构建了用于检测乳球蛋白的电化学免疫传感器，在 PBS 溶液中对乳球蛋白的检测线性范围为1pg/mL~1 ng/mL，最低检出限可达 0.8 pg/mL。
基于石墨烯场效应晶体管生物传感器的病毒核酸免扩增、高灵敏检测
基于石墨烯场效应晶体管生物传感器的病毒核酸免扩增、高灵敏检测基于石墨烯场效应晶体管生物传感器的病毒核酸免扩增、高灵敏检测近年来，病毒感染成为全球公共卫生领域的重要问题。
针对病毒核酸的敏感检测，是疫情防控和病毒疾病诊断的关键环节。
传统的核酸检测方法主要依赖于PCR扩增技术，但PCR扩增技术存在耗时长、操作复杂以及需要高质量实验室条件等局限性。
为了解决这些问题，石墨烯场效应晶体管生物传感器为病毒核酸的免扩增、高灵敏检测提供了一种新思路。
石墨烯作为一种单层碳原子的二维材料，具有高导电性、高透明度、高柔韧性和极大的比表面积等优异特性。
这些特性使石墨烯成为生物传感器领域的研究热点。
将石墨烯应用于生物传感器中，可以通过利用石墨烯对生物分子的高灵敏度响应，实现对病毒核酸的准确检测。
在石墨烯场效应晶体管生物传感器中，利用市售硅基可重复使用的晶体管作为基底，通过化学修饰方法将石墨烯薄膜均匀地覆盖在晶体管表面。
接着，在石墨烯表面修饰适当的探针分子，实现对病毒核酸的特异性识别。
当目标病毒核酸存在于样品中时，病毒核酸与探针分子发生特异性杂交反应，而这种杂交反应会引起石墨烯表面的电导率变化。
通过测量石墨烯场效应晶体管的电流变化，可以检测到病毒核酸的存在并进一步进行定量分析。
相较于传统的PCR扩增技术，基于石墨烯场效应晶体管生物传感器的病毒核酸检测具有以下优势。
首先，石墨烯场效应晶体管生物传感器无需进行PCR扩增步骤，大大缩短了检测时间，并且操作简便。
其次，通过修饰不同的探针分子，可以实现对不同病毒核酸的特异性检测。
此外，该生物传感器对病毒核酸的检测具有高灵敏度，可以检测到极低浓度的病毒核酸。
此外，由于石墨烯的高比表面积，使得生物传感器对样品中微量核酸的检测具有更强的敏感性和准确性。
虽然基于石墨烯场效应晶体管的病毒核酸生物传感器在核酸检测方面具有许多优势，但是在实际应用中还存在一些挑战。
首先，石墨烯材料的合成和制备相对复杂，需要进一步寻找更加简便、高效、可扩展的石墨烯制备方法。
石墨烯光电特性的研究与应用
石墨烯光电特性的研究与应用随着中国科学家们在石墨烯领域的发现和研究不断深入，石墨烯作为一种新型材料，已经引起了世界范围内的广泛关注。
其中，石墨烯的光电特性更是备受关注。
本文将从石墨烯的光电特性出发，探讨其研究现状及应用前景。
一、石墨烯的光电特性石墨烯，简单来说就是由碳原子组成的二维晶体材料，在其表面和边缘都具有非常优异的光学和电学性质。
其中，石墨烯的光电特性，主要表现在以下几个方面：1. 显著的吸收和折射：石墨烯具有显著的光学吸收效应，可将光线以超过97%的效率吸收。
同时，石墨烯的相对折射率也非常明显。
2. 高透过率和透射率：石墨烯的透射率非常高，可以达到97.7%。
同时，其透过率也达到了80%以上。
由此，石墨烯的透明度可以与玻璃媲美。
3. 明显的光学非线性效应：石墨烯具有显著的光学非线性效应，可用于激光器等光学器件。
4. 热光学效应：石墨烯还具有显著的热光学效应，可用于热传输和热管理等领域。
5. 其他优异性质：石墨烯还具有优异的电学性能，例如高载流子迁移率以及超短的载流子寿命等。
通过对石墨烯的这些光电特性的研究与探索，科学家们逐渐发现了石墨烯在多个领域的广泛应用前景。
二、石墨烯光电特性的研究现状1. 石墨烯的光学吸收研究石墨烯对光的吸收效应非常显著，可以达到超过97%的效率。
石墨烯的光学吸收研究主要针对其光学学习特性进行探讨。
例如，一项研究发现，单层石墨烯对于可见光的吸收率与入射光的波长呈反比例关系。
此外，随着石墨烯层数的增加，其对光的吸收效率也会逐渐降低。
2. 石墨烯的透明性研究石墨烯的透明度极高，可与玻璃媲美。
石墨烯的透明性研究主要探讨石墨烯的透过率与其在不同波长下的透明度，以及石墨烯的光学和电学制备方法等。
3. 石墨烯的光电器件研究石墨烯的光电性能非常优异，已经被应用于多种光电器件的制备中。
例如，石墨烯被用于制造柔性纤维型光电器件等。
此外，石墨烯与其他材料的复合也被广泛研究。
4. 其他石墨烯光电特性的研究石墨烯作为一种新型材料，其光电特性还有很多有待探索的领域。
石墨烯传感器的进展综述
石墨烯传感器的进展综述石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，具有很多奇异的电子及机械性能。
随着石墨烯材料的发展，传感器的发展也如虎添翼。
很多优异传感器的诞生也使生活生产变得更加智能可控。
基于石墨烯材料论述了石墨烯气体传感器，压力传感器和生物传感器的研究进展。
标签：石墨烯；传感器；气体；压力；生物1 概述石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形蜂巢晶格的二维材料，且只有一个碳原子厚度。
由于其独特的物理化学性质（高表面积、良好的导电性、机械强度高、易于功能化等），石墨烯在传感器上的应用受到越来越多的关注。
本文有选择地论述了石墨烯气体传感器，压力传感器和生物传感器的研究进展。
2 石墨烯基传感器传感器是一种检测装置，能够将被测量的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器存在于我们生活中的各个方面，它的发展将会为人们的生活带来更大的便利。
石墨烯材料的應用为实现传感器的灵敏化、智能化、便捷化奠定了基础。
2.1 石墨烯气体传感器石墨烯具有蜂巢晶体结构，具有巨大的表面积，对周围的环境非常敏感。
据报道，CO2、NH3和NO2等可吸附在纯石墨烯上，使石墨烯纳米传感器的电子运输性能发生重大变化。
孙宇峰等人[1]通过对Hummer方法的改进，制备了片状多层氧化石墨烯。
在不同浓度的NH3下进行敏感特性测试，实验结果表明氧化石墨烯对NH3具有良好的响应，在（1.5-3.5）×10-4范围内呈线性关系。
侯书勇等人[2]通过臭氧处理制备了一种简单、高效、可重复使用的单层石墨烯基NO2气体传感器，并研究了纯的和经过臭氧处理的NO2气体传感器的响应特性和恢复特性。
经臭氧处理后的石墨烯基气体传感器对NO2响应度明显高于未经臭氧处理的石墨烯基气体传感器。
桂阳海等人[3]为了改善WO3基材料的气敏性能，通过水热法制备出石墨烯添加量为0.5%、0.8%、1.0%、1.5%（质量分数）的石墨烯/WO3纳米片复合材料，并研究其对H2S的气敏性能。
石墨烯在传感器中的应用研究进展_周超
· １５ ·
石墨烯在传感器中的应用研究进展＊
周 超１，陈 思 浩１，楼 建 中１，２，王 继 虎１，杨 秋 杰１，刘 传 荣１，黄 大 鹏１，朱 同 贺１
（１ 上海工程技术大学化学化工学院，上海 ２０１６２０；２ 北卡罗莱纳州 ＆ 州立 大 学 化 学 与 生 物 工 程 学 院 ，格 林 斯 博 罗 ，ＮＣ ２７４１１，ＵＳＡ）
Graphene Cu foil
PMMA coating
PMMA
Cuetching &
transfar
Electrode deposition
Removalof PMMA
5mm
10mm Au
Ozone exposure
Substrate
C
=O C-
O
C
O3 =O
图 ３ 石 墨 烯 气 体 传 感 器 制 备 过 程 Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｒａｗ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ
石墨烯是目前世上最薄却也 是最坚 硬 的 纳 米 材 料，它 几 乎是完全透明的，只吸收２．３％的光；导热系数高达 ５３００ Ｗ／ （ｍ·Ｋ），高于碳纳米管和金刚石；常温下其电子迁移率 超 过 １５０００ｃｍ２／（Ｖ·ｓ），比 纳 米 碳 管 或 硅 晶 体 高，而 电 阻 率 只 有 约１０－６ Ω·ｃｍ，比 铜 和 银 更 低，目 前 为 世 上 电 阻 率 最 小 的 材 料。因为它的电阻 率 极 低，电 子 迁 移 的 速 度 极 快，因 此 被 期 待可用来发展出导电速度更快、更薄的新一代电 子 元 件 或 晶
１ 石 墨 烯 的 电 子 结 构 与 电 学 性 能
石墨烯的电化学生物传感器研究进展
满足生物传感器件的材料组装要求。
于墨烯电化学性能对其在生物传感器领域的应用进行了综述。
关键词 石 墨 烯 生 物 传 感 器 电 化 学 中 图 分 类 号 : 〇651 # TB32 文 献 标 识 码 :A
Research Progress of the Graphene-lbased Electrochemical Biosensor
only one carbon atom is graphene. Graphene possesses lightweight, high chemical stability^, high specific surface area, and provides a two-di
mensional environment for electron transport and fast multiphase electron transfer, indicating that graphene is an excellent sensor m aterial；more
cations to biosensors.
K y wo ds e r
graphene, biosensor, electrochemistry
〇 引言
石 墨 烯 的 概 念 是 在 1947年 被 首 次 提 出 ，当时的学者分
除 此 以 外 ，理 想 的 单 层
具有超大的比 积 ，其
理论比表面积高达2 600 m2/g ，而改性的石墨烯的实际比表
over, graphene is easier to be modified than carbon
nanotubes in the form of graphene gauze. Doping
石墨烯在传感器技术中的应用前景
石墨烯在传感器技术中的应用前景石墨烯是一种新型的二维材料，具有很多优异的性能，如高导电性、高机械强度、高导热性、高透明性等等。
这些性能使它可以被应用于许多领域，其中传感器技术是最具有应用前景的一个领域之一。
在本文中，我们将详细地探讨石墨烯在传感器技术中的应用前景。
1. 石墨烯基压力传感器压力传感器是一种广泛应用于许多领域的传感器，如汽车、医疗、环境监测等等。
石墨烯具有优异的机械强度，可以被用来制造高灵敏度、高精度的压力传感器。
石墨烯基压力传感器与传统压力传感器相比，具有更好的灵敏度和更高的响应速度。
这让它在制造生物医学器械和环境监测设备等方面有了广泛的应用。
2. 石墨烯基光学传感器光学传感器是指利用光学原理来进行测量和检测的传感器。
石墨烯的优异透明性和高导电性可以被用于制造高灵敏度的光学传感器。
石墨烯基光学传感器在检测微生物、甲醛等有害气体、污染物质等方面有了广泛的应用。
3. 石墨烯基化学传感器化学传感器是用于检测和测量化学物质浓度、气体浓度等的传感器。
石墨烯具有高度的化学稳定性和电子传导性，可以被用来制造高灵敏度、高精度的化学传感器。
石墨烯基化学传感器在检测汽车尾气、空气污染物、药品成分、食品添加剂、病毒等方面有了广泛的应用。
4. 石墨烯基生物传感器生物传感器是指利用生物分子之间的相互作用和反应来进行测量和检测的传感器。
石墨烯具有优异的导电性和高度的生物相容性，可以被用来制造高灵敏度、高精度的生物传感器。
石墨烯基生物传感器在制造生物医学器械、检测生物标志物等方面有了广泛的应用。
5. 石墨烯基热传感器热传感器是一种测量温度变化的传感器，被广泛应用于许多领域，如电子、航空、化工等。
石墨烯具有优异的导热性，可以被用来制造高灵敏度、高精度的热传感器。
石墨烯基热传感器在制造电子元器件、汽车发动机温度检测等方面有了广泛的应用。
6. 石墨烯基气体传感器气体传感器是一种测量气体浓度的传感器，被广泛应用于环境监测、工业生产和生物医疗等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DOI ：10．3724/SP．J．1096．2013．20747基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展高原1李艳2苏星光*2（电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室1，吉林大学化学学院2，长春130012）摘要近年来，随着石墨烯研究热潮的兴起，将石墨烯用于生物及化学检测的工作也日益增多。
本文着重介绍了基于石墨烯及氧化石墨烯（GO ）的光学生物传感器，特别是基于石墨烯的荧光共振能量转移（FRET ）传感器以及比色法传感器的设计思想和传感特性。
关键词石墨烯；氧化石墨烯；生物传感器；荧光共振能量转移；评述2012-07-17收稿；2012-09-30接受本文系国家自然科学基金（Nos．2127506，21075050）资助项目*E-mail ：suxg@jlu．edu．cn1引言石墨烯是一种由纯碳原子的六元环平面结构构成的二维材料［1］，是零维的富勒烯、一维的碳纳米管（CNTs ）以及三维石墨结构的构筑基元［2］。
它具有非常大的理论比表面积、很高的杨氏模量［3］、超高的光学透过率、优良的导热性［4］和导电性，并能够通过电子转移实现荧光猝灭。
目前，人们已将基于石墨烯的材料广泛应用于诸多领域，如吸附剂［5］、催化剂［6］、药物载体［7］等。
石墨烯具有的奇特性质，使得其能够满足高灵敏性传感器设计的需求，并已用于构建光学［8］、电化学［9］及场效应传感器［10，11］、细胞标记［12］及实时监测［13］等。
本文介绍了基于石墨烯材料的光学生物传感器的研究进展，重点评述了基于石墨烯基的荧光共振能量转移（FRET ）以及比色法传感器。
2基于石墨烯的荧光共振能量转移传感器荧光共振能量转移（FRET ）是能量由供体荧光团经无辐射途径转移给受体荧光团，并引起供体荧光猝灭和受体荧光增强的光学现象，是测量活体及体外纳米尺度距离及变化的有效手段。
近年来，人们致力于开发基于石墨烯材料的FRET 传感器，将其用于生物及化学检测。
FRET 传感器主要由3部分构成：供体、受体（猝灭剂）及供受体之间的桥联媒介。
在基于石墨烯的FRET 传感器中，石墨烯及其衍生物既可以作为供体，又可作为受体。
一方面，石墨烯由于其结构特点，能够同时猝灭发射波长或结构不同的多种荧光团的荧光，是一种通用的猝灭剂；另一方面，石墨烯及其衍生物经过一定的化学处理，可以产生荧光信号，可作为荧光供体。
基于石墨烯的FRET 生物传感器依托于一些生物分子构建的桥联基，用于调节供体荧光团和受体之间的距离，从而引起荧光的变化。
其中，DNA 、蛋白质、多肽等生物分子均可以作为桥联基。
2．1以石墨烯作为猝灭剂在报道的基于石墨烯材料的FRET 传感器中，以石墨烯材料作为猝灭剂的居多。
氧化石墨烯（GO ）是石墨烯的一种重要衍生物，是化学还原法制备石墨烯的前驱体，在石墨烯片层结构的边缘和表面带有多种含氧基团，如羧基、羟基、环氧基等。
正是由于这些含氧基团的存在，使其较石墨烯具有更好的水溶性，可以应用于生物体系中。
石墨烯及GO 由于其大面积的共轭结构，可以作为能量受体猝灭多种有机染料及量子点的荧光，是一种广适性的荧光猝灭剂。
与传统的猝灭剂相比，石墨烯材料具有更高的猝灭效率，使FRET 传感器具有背景低、信噪比高、可多重检测的显著特点［14 16］。
2．1．1基于DNA 联接研究表明，石墨烯能区分多种DNA 分子结构，包括ssDNA ，dsDNA 以及茎环结构等［17，18］。
石墨烯及GO 由于其结构特点，对带有裸露的环状结构的化合物具有强烈的吸附能力。
第41卷2013年2月分析化学（FENXI HUAXUE ）特约来稿Chinese Journal of Analytical Chemistry第2期174 180DNA 中的碱基包含六元环结构，石墨烯会与裸露的碱基发生强烈的π-π相互作用、疏水作用等，从而吸附DNA 。
但是石墨烯与不同分子结构的DNA 的结合能力明显不同。
对于相同碱基数量的单链DNA （ssDNA ）和双链DNA （dsDNA ），石墨烯能够稳定吸附ssDNA ，而对dsDNA 的吸附能力则较弱。
其原因是由于DNA 杂交后空间结构发生改变，磷酸盐骨架将碱基有效屏蔽在其中，使石墨烯无法与碱基接触，从而造成结合能力的减弱。
DNA 一级结构的差异也会导致与石墨烯的结合能力不同，碱基数量越多的ssDNA 与石墨烯材料的结合能力越强。
正是基于石墨烯对不同结构的DNA 的吸附能力有所区别，研究者们构建了一系列以DNA 联接的石墨烯基FRET 传感器。
(1)利用DNA 互补序列2009年，Lu 等［17］首次报道了基于石墨烯的FRET 生物传感器。
该传感器是由标记了羧基荧光素（FAM ）的ssDNA 与GO 构成。
在没有目标DNA 时，FAM-ssDNA 会吸附到GO 表面，造成FAM 与GO 之间发生FRET ，使FAM 荧光团的荧光被迅速猝灭；而当FAM-ssDNA 与目标DNA 杂交后，会改变DNA 的构型并且削弱了FAM-ssDNA 与GO 之间的相互作用，这就造成FAM-ssDNA 从GO 表面释放出来，增大FAM 与GO 之间的距离，阻碍FRET ，造成FAM 荧光恢复。
从而建立了一种用于检测特定DNA 序列的高灵敏度及选择性的荧光恢复检测方法。
该课题组还运用GO 作为纳米猝灭剂构建了一种分子信标（MB ）探针［18］。
传统的分子信标探针两端分别标记荧光团和猝灭团。
而这种新型的分子信标探针则只需在一端标记荧光团，而猝灭剂GO 则不需要标记。
与传统的分子信标相比，该探针不需要复杂的合成步骤，同时猝灭更有效、灵敏度更高。
更重要的是，由于发卡状的DNA 在GO 表面的构象约束大大提高了该探针对单碱基错配的选择性识别能力。
其后相继出现了以量子点（QDs ）［19］或Ag 纳米簇［20］标记的ssDNA 探针作为信号报告基团，以GO 作为猝灭剂，以类似的模型构建FRET 传感器，用于特定DNA 序列的检测。
GO 能够同时猝灭标记ssDNA 探针的不同颜色的荧光，可利用此性质识别多种与ssDNA 探针互补的特定DNA 序列，实现在同一溶液中检测多种特定DNA 序列［21］。
Zhang 等［22］构建了免标记的石墨烯FRET 传感器，用于DNA 特定序列的检测。
当体系中不存在目标ssDNA 时，探针ssDNA 及所用的DNA 嵌插染料（SYBR Green I ，SG ）都吸附在石墨烯表面；当引入目标ssDNA 时，由于形成dsDNA ，并且SG 与dsDNA 内嵌结合，从而远离石墨烯表面，使荧光恢复。
(2)利用DNA 错配DNA 在通常情况下遵循碱基互配的原则，即腺嘌呤-胸腺嘧啶（A-T ）、鸟嘌呤-胞嘧啶（G-C ）配对。
但是在某些离子存在情况下，会有错配发生，较为常见的有C-Ag +-C ［23］和T-Hg 2+-T 错配［24］。
将DNA 错配与石墨烯FRET 传感器结合，可以实现特定离子的检测。
Wen 等［23］利用荧光标记的富含C 的ssDNA 构建了Ag +的荧光传感器。
Ag +的引入可以引起富含C 的ssDNA 构型的变化，当体系中没有Ag +时，DNA 为柔软的单链结构；当有Ag +存在时，C 与Ag +发生络合形成C-Ag +-C ，DNA 链形成刚性的发卡dsDNA 结构。
DNA 结构的改变使DNA 与GO 的相互作用发生改变，从而引起体系荧光改变。
Liu 等［25］也构建了类似的平台，利用半胱氨酸（Cys ）与C-C 错配竞争结合Ag +，实现对Cys的检测。
他们首先用足量的Ag +使富含C 的ssDNA 发生折叠，形成dsDNA 结构，使体系具有荧光。
Cys的加入会夺取C-Ag +-C 中的Ag +，使dsDNA 结构恢复成ssDNA 结构，吸附在GO 表面，造成荧光猝灭，其荧光猝灭的程度与Cys 的浓度成正比。
Zhang 等［26］则选用一条标记了荧光且富含T 的ssDNA ，利用T-Hg 2+-T 错配，使ssDNA 折叠成dsDNA 结构，所以Hg 2+的加入会使最初较低的荧光信号增强。
而碘化物比T-T 错配具有更高的与Hg 2+结合的能力，碘化物的加入会造成荧光信号的再次猝灭。
从而利用GO 作为信号变化器，以Hg 2+和碘化物作为激活剂构建了一个简单可靠的荧光DNA 逻辑门。
(3)利用核酸适配体核酸适配体是一种功能性核酸，它是一段筛选出来的ssDNA 序列，能够特异性结合蛋白质、小分子或者离子，可作为便利的传感元件使用。
核酸适配体与其特异性目标物结合会使其构型发生改变，单链结构发生折叠，阻碍核酸序列中碱基与石墨烯接触，引起二者距离的改变。
例如，选用荧光标记的凝血酶核酸适配体构建FRET 传感器用于凝血酶的检测［27］。
首先，荧光标记的凝血酶核酸适配体与石墨烯以非共价键结合，发生能量转移，造成体系荧光猝灭；然后向体系中加入凝血酶，该核酸适配体会特异性结合凝血酶，形成四链体-凝血酶结构，该结构与石墨烯的作用力较弱，最终造成体系荧光恢复。
这种石墨烯-核酸适配体传感器无论是在缓冲溶液还是血清中均表现出优异的灵敏度和选择性。
文献中报道了多种基于石墨烯的核酸适配体FRET 传感器，分别用于赭曲霉素A ［28］、三磷酸571第2期高原等：基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展671分析化学第41卷腺苷（ATP）［29］以及粘蛋白1（MUC1）［30］等物质的检测。
由于核酸适配体能够选择性识别目标物质，区别其它结构类似物，所以核酸适配体传感器都具有较好的选择性，可用于检测稀释的实际样品中的待测物，如稀释的血清、细胞提取液、红酒等。
文献中也报道了无标记的核酸适配体传感器。
吖啶橙（AO）由于其结构特点能够吸附在还原的GO（rGO）表面，造成AO荧光猝灭［31］。
而G-四链体结构的核酸适配体（PS．M）能够捕获吖啶橙，使AO从rGO表面脱离，恢复荧光。
但是向AO-PS．M/GO混合液中加入血红素时，PS．M就会与血红素发生特异性结合，释放出AO，AO再次与GO结合导致荧光猝灭。
该方法实现了血红素无标记定量检测，检出限为50nmol/L。
(4)利用脱氧核酶(DNAzyme)DNAzyme也是一种功能性核酸，具有催化功能以及识别目标分子的能力。
DNAzyme可以与其对应的基底形成DNAzyme-基底杂化体，在特定离子的共同作用下，DNAzyme发挥其催化活性，将基底从断裂位点上剪切开。
Zhao等［32］报道了一种基于GO-DNAzyme的Turn-on传感器，用于Pb2+的荧光放大检测。
该传感器中以FAM标记的GR-5DNAzyme-基底杂化体作为分子识别模块及信号指示器，以GO作为猝灭剂。
GR-5DNAzyme表现出更高的信噪比及更好的选择性。