生物传感型核壳纳米颗粒的制备与应用

近年来纳米材料在各领域已受到人们越来越广泛的关注,尤其是核壳型纳米颗粒的制备技术在不断更新发展,在生物传感器方面有着巨大的应用前景.本文重点介绍了生物传感型核壳颗粒的工作原理、制备方法及其在电化学生物传感器、光学生物传感器以及压电晶体生物传感器上的最新应用进展.     

贵金属壳-胶球核纳米复合材料的研究进展

综述了贵金属纳米粒子修饰的核胶球材料的研究进展。 由于贵金属壳-胶球核复合材料具有高的稳定性和优异的光学、催化等性质,是当前材料科学研究领域的一个热点。 因此,发展简单的、大量的制备这种复合材料的方法,以及广泛深入地研究其性能和应用具有十分重要的意义。     

原位聚合法制备具有温敏PNIPAM壳的核-壳结构聚合物纳米微球的研究

结合大分子自组装和原位自由基聚合方法,采用油溶性引发剂偶氮二异丁腈(AIBN),在聚(ε-已内酯)(PCL)纳米粒子表面引发聚合单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和交联剂亚甲基双(丙烯酰胺)(MBA),制备得到了核-壳结构的PCL/PNIPAM聚合物纳米微球.系统研究了单体和交联剂用量、壳层目标交联度、初始PCL/DMF溶液的浓度及引发剂AIBN含量4个反应参数对核-壳结构PCL/PNIPAM纳米微球的PNIPAM壳层得率、微球尺寸、温敏性能及电镜形貌的影响.结果表明,在制备核-壳结构PCL/PNIPAM纳米微球的反应过程中,PCL粒子表面的聚合和水中的聚合二者之间相互竞争.适当增加引发剂AIBN的添加量,有利于制备得到核/壳比例可控的PCL/PNIPAM纳米微球;交联剂MBA较高的反应活性导致形成了非均匀交联的PNIPAM壳层.     

以碳微球为核的金纳米壳球体的制备

通过水热合成法制备了单分散碳微球, 并以此单分散碳微球为核, 利用其表面修饰的银纳米粒子作为种子, 进一步还原制备了以碳微球为核、以金为壳的金纳米壳(Nanoshell)球体. 通过透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对其形态以及光谱性质进行了表征. 研究结果表明, 采用该种方法制备出来的碳微球具有良好的单分散性, 表面修饰简便快捷, 利用碳微球为核制备的金纳米壳球体尺寸可控, 在近红外范围内有强吸收. 实验结果证明该方法是制备金纳米壳球体的一种有效新方法.     

Sn-Ni核壳纳米颗粒修饰一维碳纳米结构的合成及电化学研究

以乙酸镍和四氯化锡为金属源,葡萄糖为碳源,高纯水做溶剂合成前体,使用自制多孔阳极氧化铝(anodized aluminum oxide, AAO)作为硬模板,利用原位热还原合成Sn-Ni核壳纳米粒子(Sn-Ni-NPs)修饰一维碳纳米结构(Sn-Ni/C)复合材料。使用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行检测和分析,结果表明,一维(1D)Sn-Ni/C纳米复合材料为具有中空管状结构,平均直径约为160 nm。核壳Sn-Ni-NPs均匀分布其管壁上。电化学研究是通过循环伏安法(CV)与安倍电流-时间法(I-t曲线)检测方法,探究了样品对葡萄糖的电催化性能,研究结果表明1D Sn-Ni/C纳米复合材料对葡萄糖有较高的电化学活性、良好的选择性、稳定性和重现性。     

模板聚合法制备高浓度PMAA/HEC核-壳聚合物纳米微球

以羟乙基纤维素(HEC)为大分子模板,选用甲基丙烯酸(MAA)单体,通过模板聚合一步反应,制备了较高浓度(40 mg/mL)的核-壳结构聚合物纳米微球溶液。采用透射电镜、红外光谱、粒径-电位和荧光光谱等分析方法,研究了PMAA/HEC纳米微球的形态、结构、原位形成机理和pH响应特性。结果表明:在大分子间氢键作用的驱动下,原位生成的PMAA和HEC自组装形成了以不溶性的PMAA/HEC大分子复合物为核、以可溶性HEC为壳的PMAA/HEC聚合物纳米微球。微球在pH=0.7~4.0范围内表现出较明显的pH敏感性。     

金核壳纳米粒子的控制合成及其生物复合(英文)

合成了一系列Au/SiO2核壳纳米粒子,并详细研究了Au纳米壳层的生长过程。发现在金纳米壳层形成的过程中存在着2个竞争反应。利用这一发现,可将金纳米壳层的吸收峰从524nm连续调谐至980nm处。恩度是一种临床抗癌药物,我们首次将其生物复合于吸收峰位于808nm的Au/SiO2壳层表面,得到Au/SiO2-Endo,通过FTIR测试证明该生物复合成功。将恩度特殊的饿杀肿瘤特性以及对肿瘤具有特异识别能力,与Au/SiO2纳米壳层结构的光学可调谐特性以及良好的光热转换能力复合于一体,我们期望得到一种治疗肿瘤效果更强的新型药物。     

制备核-壳结构聚合物纳米微球和空心球的原位聚合方法的普适性研究

采用原位聚合制备核-壳结构聚合物纳米微球和空心球的新方法, 利用甲基丙烯酸2-羟丙酯(HPMA)和乙酸乙烯酯(VAc)两种单体, 在类似的反应条件下, 成功地制备了以聚(ε-己内酯)(PCL)为核, 分别以交联PHPMA和PVAc为壳的纳米微球; 将微球的核酶解后, 分别得到了对应的交联PMAA空心球和交联PVA空心球. 结果表明, 原位聚合制备核-壳结构聚合物微球的新方法具有一定的普适性, 适用于单体可溶于水而生成的聚合物不溶于水的体系.     

核壳结构纳米粒子

纳米粒子由于具有大量的潜在应用,近年来已引起人们极大的关注。通过表面改性(如制备核壳结构的纳米粒子)可以使其获得更多特殊的性质。本文就最近几年制备壳核结构纳米粒子的方法进行了总结,根据其核、壳的不同材料进行了分类,并对其中某些方法进行了比较。     

多层核-壳结构复合微球材料制备研究进展

基于不同组分的核芯材料制备多层核-壳结构复合材料的独特优势在于可实现对复合材料的尺寸、形态及组成的有效调控,从而获得多类具有新颖结构和性能的多功能复合材料.根据常见核芯材料的组成类型,将核芯材料分为无机纳米颗粒(如磁性微粒、二氧化硅、纳米金属、半导体等)和聚合物微球(如聚苯乙烯和聚合物微凝胶)两类,并分别从多层核-壳复合微球材料的制备方法特点及其性能等方面进行分析和阐述.     

Synthesis of Ag/Polypyrrole Core-Shell Nanospheres by a Seeding Method

Ag/polypyrrole (PPy) core‐shell nanospheres were fabricated through the redox reaction between pyrrole monomer and silver nitrate in the presence of polyvinylpyrrolidone (PVP) and by using the Ag colloidal nanoparticles acting as the seedings. The prepared nanospheres with a shell thickness of 10–12 nm and a core diameter of 20–40 nm are uniform in size and well dispersed. The morphologies, compositions, and electrochemical activities of Ag/PPy composites were characterized by TEM, XRD, FTIR, TGA and CV. The synthetic route employed here is gentle and can be extended to prepare other conducting polymer/inorganic nanocomposites.     

石墨烯基葡萄糖生物传感器的电化学制备及应用

修饰材料和酶在电极表面上的固定是目前制约葡萄糖生物传感器广泛应用的主要因素. 交替电沉积石墨烯和纳米金在玻碳电极表面以构建石墨烯/金复合材料. 电极放入2,5-二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯溶液(DPB)进行电聚合形成含有大量游离羧基的导电高分子膜. 以1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合溶液为活化剂将葡萄糖氧化酶共价键合于电极表面制备生物传感器. 采用拉曼光谱、X-射线衍射和扫描电镜对石墨烯/金复合材料的形貌和结构分析揭示交替电沉积得到了分散性良好的石墨烯/金复合材料. 此外, 修饰电极的电化学性质也被详细研究. 它的电活性面积、载酶量和表观米氏常数分别为0.1403 cm²、7.73×10^-11 mol·cm^-2和5.23×10^-5 mol·L^-1. 当葡萄糖浓度在5×10^-6～5×10^-4 mol·L^-1之间, 传感器的差分脉冲伏安峰电流变化符合线性关系. 方法的检出限为1.7×10^-6 mol·L^-1. 传感器在4 ℃下放置四周后其电化学响应仍能保持95%以上. 由于石墨烯/金复合材料的电催化作用和导电高分子对酶的共价固定, 方法在灵敏度、选择性、稳定性和重现性方面优于文献报道的萄葡糖生物传感器, 它成功用于血清中微量葡萄糖的测定.     

Ni2P@CoP3核壳纳米球的制备、表征及其用于超级电容器性能

利用水热技术先后获得Ni纳米球和Ni@Co(OH)_2海胆状核壳纳米球前驱体,通过高温煅烧法获得NiO@CoO核壳纳米球,再以次磷酸钠为原料,通过高温磷化法最终获得Ni_2P@CoP_3核壳纳米球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高角度环形暗场像扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)对产物的形貌、结构和组成进行表征。采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)以及循环稳定性实验探索了电极材料的电化学性能。结果表明,Ni_2P@CoP_3核壳纳米球的直径约为400 nm,由六方系Ni_2P纳米核和立方相CoP_3纳米壳构成。相比单纯的Ni_2P或CoP_3纳米球,Ni_2P@CoP_3核壳纳米球发挥了复合结构的协同效应,更加有利于电解液的质子传递,促进了赝电容反应,表现出更高的比容量、稳定性和更长的循环寿命。     

纳米材料在电化学生物传感器及生物电分析领域中的应用

纳米尺度上的生物分析化学是当今国际生物分析领域研究的前沿和热点.该文阐述了纳米粒子在电化学免疫传感器及电化学DNA传感器领域的应用,着重介绍了以纳米材料为载体设计新型的具有生物分子识别和电信号增强作用的纳米标记粒子在构建高灵敏电化学生物传感器以及多组分同时检测中的应用.     

Facile Fabrication of a Graphene‐based Electrochemical Biosensor for Glucose Detection

A simple and effective glucose biosensor based on immobilization of glucose oxidase (GOD) in graphene (GR)/Nafion film was constructed. The results indicated that the immobilized GOD can maintain its native structure and bioactivity, and the GR/Nafion film provides a favorable microenvironment for GOD immobilization and promotes the direct electron transfer between the electrode substrate and the redox center of GOD. The electrode reaction of the immobilized GOD shows a reversible and surface‐controlled process with the large electron transfer rate constant (k_s) of 3.42±0.08 s^?1. Based on the oxygen consumption during the oxidation process of glucose catalyzed by the immobilized GOD, the as‐prepared GOD/GR/Nafion/GCE electrode exhibits a linear range from 0.5 to 14 mmol·L^?1 with a detection limit of 0.03 mmol·L^?1. Moreover, it displays a good reproducibility and long‐term stability.     

电化学生物传感器在农药检测中的应用

农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂等,在种植业、养殖业、园林业等领域中有着广泛的应用。全球快速增长的农药使用量给环境、人的身体健康带来了潜在的危害。农药的种类繁多(多达几千种),结构各异,并且在样品中的含量极低(但毒性可能高)。针对这一问题,欧盟提出60多种使用量较大,     

微纳米碳空心球的合成研究及应用进展

微纳米碳空心球具有密度小、比表面积大、阻尼性能高、稳定性好和可填充中空结构等特性,在锂离子电池、催化、超级电容器、储氢、超导和阻尼等领域具有广阔的应用前景。本文结合近年来国内外的最新研究进展,综述了模板法、液相法和气相法等微纳米碳空心球的合成方法,评价了各种方法的特点,并讨论了微纳米碳空心球的应用研究进展。     

电化学DNA传感器的研制及其医学应用

对近几年发展起来的电化学DNA传感器的研究工作进行了讨沦,详细论述了该类传感器的工作原理、探针固定化技术、杂交指示剂的类型以及在基因诊断、药物分析等方面的医学应用,并展望了应用前景和发展方向。     

基于多孔金结构的三相界面酶电极的制备及高效电化学酶传感性能

界面微环境是影响酶催化反应及酶传感性能的关键因素. 本研究基于三维微纳米结构多孔金基底, 通过调控电极表面的亲水和疏水浸润性, 制备了具有固-液-气三相界面微环境的氧化酶电极, 并研究了界面微环境对酶催化反应动力学的影响规律. 基于所制备的三相界面多孔金结构酶电极, 反应物氧气能够从气相直接快速地传输到酶催化反应界面, 极大地提升了界面氧气浓度及其稳定性, 从而大幅度提高了氧化酶活性及酶电极响应的稳定性. 以葡萄糖为模型待测物, 基于该三相界面酶电极的电化学酶生物传感器拥有宽的线性范围、 高的灵敏度、 低的检出限以及良好的稳定性. 这类独特的三相反应界面设计为高效酶生物传感器的建构以及生物分子的精准检测提供了新思路.     

Enzyme Deposition by Polydimethylsiloxane Stamping for Biosensor Fabrication

High‐performance biosensors were fabricated by efficiently transferring enzyme onto Pt electrode surfaces using a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp. Polypyrrole and Nafion were coated first on the electrode surface to act as permselective films for exclusion of both anionic and cationic electrooxidizable interfering compounds. A chitosan film then was electrochemically deposited to serve as an adhesive layer for enzyme immobilization. Glucose oxidase (GOx) was selected as a model enzyme for construction of a glucose biosensor, and a mixture of GOx and bovine serum albumin was stamped onto the chitosan‐coated surface and subsequently crosslinked using glutaraldehyde vapor. For the optimized fabrication process, the biosensor exhibited excellent performance characteristics including a linear range up to 2 mM with sensitivity of 29.4±1.3 μA mM⁻¹ cm⁻² and detection limit of 4.3±1.7 μM (S/N=3) as well as a rapid response time of ∼2 s. In comparison to those previously described, this glucose biosensor exhibits an excellent combination of high sensitivity, low detection limit, rapid response time, and good selectivity. Thus, these results support the use of PDMS stamping as an effective enzyme deposition method for electroenzymatic biosensor fabrication, which may prove especially useful for the deposition of enzyme at selected sites on microelectrode array microprobes of the kind used for neuroscience research in vivo .