(类)石墨烯纳米复合材料在DNA电化学传感器及生物小分子中的应用

介绍了近几年石墨烯及类石墨烯纳米复合物在DNA电化学传感器及碱基、双酚A、多巴胺、抗坏血酸等生物小分子中的应用,并对其在生物传感器方面的发展方向和应用前景进行了展望。     

三维石墨烯的制备及其在电化学生物传感器中的研究现状

三维石墨烯具有多孔网络结构、大的比表面积、高的导电性、优异机械性能和良好的生物相容性,作为电化学生物传感器电极材料在检测生物分子方面表现出优异的性能,是一种非常理想的电化学生物传感器电极材料。本文综述了三维石墨烯的制备方法及其在电化学生物传感器中最新的研究进展。     

石墨烯/纳米金复合材料的无酶葡萄糖生物传感器制备

以抗坏血酸(AA)为还原剂,通过同步还原法制得石墨烯/纳米金复合材料.采用电化学方法,构建了一种基于石墨烯/纳米金复合材料修饰电极的无酶葡萄糖生物传感器.实验中,通过伏安法考察了不同修饰电极在葡萄糖溶液中的电化学行为.同时,探讨了溶液中OH-离子强度、溶解氧、扫描初始电位及石墨烯与纳米金的比例对传感器响应特性的影响.在...     

新型碳纳米材料——石墨烯及其衍生物在生物传感器中的应用

纳米生物检测是目前纳米科学、生物化学及诊断技术相结合的新的重要研究方向。石墨烯由于具有优良的电子、光学、热学、化学和机械性质,使其具有构筑探针分子和信号传递并放大的三重作用,成为应用于超灵敏生物传感器的理想材料。快速的电子传递和可多重修饰的化学性质使其能够实现准确而高选择性的生物分子检测。石墨烯及其复合材料越来越多地被应用到生物传感器的制备中。本文综述了近几年石墨烯及其衍生物在生物传感器研究中的进展,包括修饰石墨烯的各种材料、多种生物活性物质在石墨烯表面的直接电子转移和石墨烯在酶传感器、免疫传感器、基因传感器以及一些生物小分子的检测等方面的研究。     

基于Nafion-氧化石墨烯复合物/硫堇/纳米金构建过氧化氢传感器的研究

利用Nafion(全氟聚苯乙烯磺酸溶液)-氧化石墨烯复合物、硫堇和纳米金构建了H2O2酶传感器。首先将氧化石墨烯分散在体积分数0.2%Nafion溶液中制得Nafion-氧化石墨烯的复合物,并将其固定在玻碳电极表面,通过静电吸附将带正电荷的硫堇吸附到Nafion-氧化石墨烯复合膜修饰的玻碳电极表面,再利用静电吸附将纳米金修饰于电极上,通过纳米金来固定辣根过氧化物酶从而制得H2O2传感器。用循环伏安法和计时电流法考察该修饰电极的电化学特性。H2O2浓度为5.5×10-6~1.0×10-3mol/L时,酶电极的响应电流值与H2O2的浓度呈良好的线性关系,检出限为1.80×10-6mol/L。     

聚多巴胺仿生纳米微球用于构建电化学免疫传感器

利用多巴胺仿生聚合方法制备了具有良好生物相容性的聚多巴胺纳米微球,并在其表面原位合成银纳米颗粒.复合物微球具有良好的催化还原H2O2的性能以及良好的结合生物分子的能力.将制备的复合物微球作为标记物,将氨基化石墨烯作为基底材料,构建了检测人免疫球蛋白(Ig G)的夹心型电化学免疫传感器.运用循环伏安法和计时电流法对构建的电化学免疫传感器进行了性能分析,并对实验条件进行了考察优化.在最佳的实验条件下,免疫传感器的线性范围是0.1 pg/m L~15 ng/m L,检出限为0.025 pg/m L.     

纳米电化学生物传感器

纳米电化学生物传感器是将纳米材料作为一种新型的生物传感介质,与特异性分子识别物质如酶、抗原/抗体、DNA等相结合,并以电化学信号为检测信号的分析器件。本文简要介绍了生物传感器的分类和纳米材料在电化学生物传感器中的应用及其优势,综述了近年来各类纳米电化学生物传感器在生物检测方面的研究进展,包括纳米颗粒生物传感器,纳米管、纳米棒、纳米纤维与纳米线生物传感器,以及纳米片与纳米阵列生物传感器等。     

无酶葡萄糖传感器

葡萄糖传感器在几十年的发展中取得了重大进展,经历了三代基于酶葡萄糖传感器之后,现已进入第四代无酶葡萄糖传感器的发展阶段.本文从基于酶和无酶两类介绍了不同葡萄糖传感器的测试原理,综述了近年来纳米材料在无酶电化学葡萄糖传感器方面应用的主要研究进展,对不同类别纳米材料的制备方法以及所构建传感器的灵敏度、选择性、检测范围和稳定性等进行了评述,分析了制约无酶葡萄糖传感器商业化应用的主要原因.其中,贵金属纳米材料主要讨论了铂、金和钯;过渡金属纳米材料主要讨论了镍、铜以及其氧化物;双金属纳米材料主要讨论了合金和复合物;碳纳米材料主要讨论了单壁(多壁)碳纳米管和石墨烯.此外,本文也对无酶葡萄糖传感器的发展方向和趋势进行了展望.     

电化学酶传感器在环境污染监测中的应用

电化学酶传感器是一种应用广泛的生物传感器,它将酶及其底物相互作用的特异性与电化学的强大分析功能相结合,已经被广泛应用于药理学、临床、食品、农业以及环境监测中。制备电化学酶传感器的关键步骤是酶的固定化,选择用于制备电化学酶传感器的合适的酶固定化方法,在传感器电子转移动力学、稳定性和重现性等方面起着主要作用。本文在阐述电化学酶传感器工作原理的基础上,简要介绍了用于电化学酶传感器制备过程中的酶固定化方法,重点讨论了电化学酶传感器在监测环境中广泛存在的有机污染物、无机污染物和重金属等方面的应用,并对电化学酶传感器的发展方向进行了展望。     

石墨烯纳米复合材料在电化学生物传感器中的应用

将石墨烯与其他纳米材料复合,是一种拓展或增强其应用的有效方法。借助不同组分间的协同作用,可以改善石墨烯的电学、化学和电化学性质,拓展和增强石墨烯的电化学效应,为固定氧化还原酶,实现直接电化学提供新型、高效的平台,应用于第三代电化学生物传感器的设计和制备,对葡萄糖、胆固醇、血红蛋白、DNA、H₂O₂、O₂、小生物分子等的检测显示出了优异的灵敏度和选择性。本文综述了基于石墨烯构筑的纳米复合材料在电化学生物传感器中的应用研究,包括石墨烯与贵金属、金属氧化物/半导体纳米粒子、高分子、染料分子、离子液体、生物分子等的纳米复合材料,并对石墨烯材料在电化学领域的发展方向和应用前景进行了展望。     

卟啉纳米组装与生物传感

卟啉是一类重要的有机共轭分子,可以模拟许多酶的活性中心。一系列卟啉仿生酶已被合成,并用于模拟生物蛋白酶的催化活性,包括平面卟啉、栅栏卟啉、扩展环卟啉和三元环卟啉。在生物体内,许多金属蛋白酶经常自组装成纳米尺度的超分子结构来实现其基本的生物催化作用。卟啉可以通过共价或者非共价作用有序组装在纳米材料上,实现其模拟金属蛋白酶的功能。金属卟啉是良好的电子媒介体,对生命过程相关小分子的氧化还原具有较好的电催化活性。因此,金属卟啉纳米组装形成的纳米材料复合物可用于新型电化学生物传感器的构建。基于卟啉纳米材料复合物的光物理和光化学性质构建的新型光电化学生物传感平台已用于生物分子的检测。本文主要从卟啉仿生酶的合成、有序纳米组装和卟啉纳米复合物的生物传感进行评述,为构建新型电化学和光电化学传感器提供有用信息。     

电化学葡萄糖传感器

作为电化学生物传感器中最重要的研究内容之一,葡萄糖生物传感器在数十年的发展中取得了巨大进展。本文综述了近年来利用纳米技术设计的新型电化学葡萄糖传感器的主要研究进展,并从纳米材料维度分类进行了讨论。其中,零维纳米材料主要讨论了包括金纳米颗粒、银纳米颗粒以及铜、铂等金属纳米颗粒材料; 一维纳米材料主要讨论了通过模板法制备的金属或金属氧化物纳米线以及单臂或者多壁纳米管材料; 二维纳米材料主要总结了以碳为基础的石墨烯材料和一些片状的金属材料。纳米材料对电化学葡萄糖传感器的影响主要集中在生物相容性、增强检测灵敏度、酶的固定等方面。此外,本文也对电化学葡萄糖传感器的今后发展做了展望。     

功能化石墨烯在第三代电化学生物传感器中的应用研究

石墨烯因具有大的比表面积、完整的?-?共轭结构及良好的生物相容性和优良的导电性能等特性,受到电化学研究者们的广泛关注.然而在应用过程中,本征态石墨烯存在水溶性差、与介质的相互作用较弱、易团聚等问题.通过使用非共价、共价、氮掺杂修饰的方法对石墨烯进行功能化,较好地改善了这一问题,扩展了石墨烯在电化学领域的应用.自2009年首次将功能化石墨烯应用于第三代电化学生物传感器的研究以来,近几年相关研究呈增多的态势.本文系统总结了自2009年以来,功能化石墨烯作为新型电极修饰材料在第三代电化学生物传感器研究中的相关工作,并阐述了其在该领域发展中遇到的问题.     

纳米材料应用于无酶电化学生物传感器的研究进展

无酶电化学生物传感器具有环境适用性强、稳定性高、材料简单易得、灵敏度高、检测限低等特点，近年来受到研究者广泛关注。纳米材料有类酶活性，表现出类似天然酶的酶促反应动力学和催化机理，且能够增强界面吸附性能，增加电催化活性，并促进电子转移动力学，从而广泛应用于无酶电化学生物传感器。本文探索了具有电催化活性的纳米材料及其修饰电极的制备方法，介绍了无酶电化学传感器在医疗诊断、食品检测、环境检测以及其他领域中的应用，讨论了开发基于纳米材料的电化学传感器的未来机遇和挑战。     

功能化石墨烯固定酪氨酸酶修饰电极的制备、表征及其对对苯二酚的测定

酪氨酸酶通过乙二胺作为悬臂分子稳定地固定到功能化氧化石墨烯上,再将该杂化材料修饰玻碳电极表面制成新型生物传感器。酪氨酸酶固定在氧化石墨烯上的物理化学行为通过X射线光电子光谱和电化学阻抗进行表征,显示功能化氧化石墨烯可以促进固定酶的活性位点与修饰电极之间的电子传递。通过循环伏安法研究该电极的直接电化学和电催化行为,表明其电化学行为是一个直接的吸附控制氧化还原反应。在优化实验条件下,对苯二酚在3.0~200.0μmol/L浓度范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)达1.0μmol/L。该生物传感器显示了较好的重现性、稳定性及选择性,在实际水样检测中得到良好应用。     

基于碳纳米材料的非酶葡萄糖传感器

简述了非酶葡萄糖传感器的研究现状以及碳纳米新材料的电化学优势,主要讨论了碳纳米管、石墨烯及石墨烯氧化物、有序介孔碳、碳纤维和富勒烯等碳纳米材料与各种金属氧化物组成的复合材料构建的非酶葡萄糖传感器的电化学性能,重点探索了材料的制备方法和结构形貌对葡萄糖检测性能的影响。本文为基于碳纳米材料的非酶葡萄糖传感器的构建提供了材料选择、制备方法以及结构形貌等方面的参考,并对非酶葡萄糖传感器的发展及研究方向作出了展望。     

基于石墨烯功能复合材料的DNA电化学生物传感器

石墨烯(Gr)是一类由单层碳原子组成的二维碳质材料,利用它独特的结构和良好的物理、化学性能,可构筑出在电催化、电化学传感器和生物传感器等领域有着巨大应用潜力的新型Gr功能复合材料。基于Gr功能复合材料的DNA电化学传感器与常规DNA传感器相比,具有明显的特色和优势,已被应用于特异DNA靶序列的识别和传感领域。本文就基于Gr功能复合材料的DNA电化学传感器的近期进展作简要评述,包括Gr与Gr基金属、金属氧化物、高分子、生物分子复合材料的电化学性能及其在DNA电化学传感中的应用,并对该类DNA电化学传感器的发展方向和应用前景进行了展望。     

Nafion-氧化石墨烯复合物和硫堇构建葡萄糖生物传感器的研究

本文利用Nafion-氧化石墨烯复合物和硫堇构建了葡萄糖生物传感器。首先将氧化石墨烯分散在0.2%Nafion溶液中制得Nafion-氧化石墨烯的复合物,并将其固定在玻碳电极表面,通过静电吸附将带正电荷的硫堇吸附到Nafion-氧化石墨烯复合膜修饰的玻碳电极表面,然后利用硫堇的氨基和醛基化葡萄糖氧化酶的醛基共价键合作用将葡萄糖氧化酶固定到电极表面。实验表明该传感器响应快、灵敏度高、稳定性好。传感器的灵敏度为7.68μAcm-2(mmol·L-1)-1。     

电化学制备普鲁士蓝-石墨烯复合物及对过氧化氢电催化性能研究

通过电化学方法制备了普鲁士蓝-石墨烯复合物,利用扫描电子显微镜(SEM)技术表征了石墨烯及石墨烯复合物的形貌结构特征。选取H2O2作为探针分子,采用电化学技术考察了普鲁士蓝-石墨烯复合物对的电催化性能。复合物修饰电极对H2O2具有良好的电催化还原活性,增强的催化活性可能与石墨烯与普鲁士蓝纳米颗粒之间的协同效应有关。复合物电极材料能够实现对H2O2的快速、灵敏检测,有望用作检测H2O2的传感平台。     

层状双金属氢氧化物/石墨烯复合材料及其在电化学能量存储与转换中的应用

高效的电化学能量存储与转换功能材料及其器件近年来受到了人们的广泛关注。层状双金属氢氧化物/石墨烯（LDH/G）复合物就是一类重要的能源材料。它们兼具LDH和石墨烯的优异的物理、化学性能,同时克服了LDH导电性差和石墨烯片易于团聚的问题;在超级电容器和电化学催化分解水等方面具有广泛应用。本文综述了LDH与化学修饰石墨烯（氧化石墨烯,还原氧化石墨烯及其衍生物）的有效复合的方法及其在电化学能量存储与转换领域中的应用,特别是关于基于该类材料的超级电容器及电化学析氧反应催化的研究;对LDH/G复合材料研究领域中的挑战和未来发展方向做了展望。