目前絕大多數的氣體傳感器在檢測有害氣體時表現出了出色的靈敏度和穩定的循環性能，但是其檢測信号會随着氣體刺激的減弱或者消失而消失。與人體的嗅覺系統相比，這些氣體傳感器無法預警人體暴露在低濃度有害氣體中随着暴露持續時間和頻率的增加而累積的不利危害。硫化氫(H₂S)作為一種内源性氣體遞質，參與了人體中多個生理學、病理學過程。然而，吸入異常濃度的H₂S可對人體健康構成重大威脅。盡管人的鼻子可以嗅到H₂S刺鼻的臭雞蛋氣味，但由于H₂S對人體的損害具有累積效應，長時間吸入H₂S會引發嗅覺疲勞，從而失去對刺激性氣味的辨别能力。因此，開發具有H₂S傳感和記憶功能并行的仿生嗅覺突觸将為持續的健康監測和智能診療提供重要幫助。

針對這一關鍵問題，beat365尹斓副教授、符汪洋副教授與清華大學電子系張沕琳副教授等課題組緊密合作，通過引入“呼吸圖法”制備的多孔固态電解質，設計并制備了種基于全固态有機電化學晶體管的仿生嗅覺突觸。實驗證明，H₂S與多孔固态電解質的相互作用增大了有機電化學晶體管的栅極調制作用，實現了器件對H₂S高靈敏度(ppb級别)的感知和記憶能力。

圖1 基于全固态有機電化學晶體管的柔性仿生嗅覺突觸的示意圖

這一工作成功制備了基于全固态有機電化學晶體管的柔性仿生嗅覺突觸器件，證明了由H₂S介導的突觸可塑性行為，包括抑制性突觸後電流（IPSC），成對脈沖抑制（PPD），短期記憶（STM），長期記憶（STM），短期記憶到長期記憶的過渡（STM to LTM）。這種集成了感知和記憶能力的仿生突觸電子能對有害氣體的累積性損害做出預警，為未來實現模拟神經生物系統的傳感和記憶功能的電子鼻提供了新的思路和策略。

圖2 基于全固态有機電化學晶體管的柔性仿生嗅覺突觸的工作機制

該成果近日以“具有氣體遞質介導突觸可塑性的柔性仿生嗅覺突觸”（A Flexible and Biomimetic Olfactory Synapse with Gasotransmitter-Mediated Plasticity）為題發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

該研究的第一完成單位為beat365。該論文的通訊作者為beat365的尹斓副教授，beat365博士生鄧雨平、北京大學工學院碩士生趙明幽為共同第一作者。符汪洋副教授，電子系張沕琳副教授等為論文工作做出了重要貢獻。該研究獲得了國家自然科學基金、清華-北京協和醫院創新科研項目等支持。

論文鍊接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202214139