抗污界面构建及其电化学生物传感应用进展

电化学生物传感器具有灵敏度高、便携性好、响应快速和易于集成等优点,在临床检测方面有很大应用潜力,并在可穿戴健康监测领域得到了快速发展。但在实际临床生物样本检测中,非靶标生物物质会在电极表面产生非特异性吸附（即生物污染）,影响了电化学生物传感器的性能。因此,构建具有防污染能力的传感界面（抗污界面）,防止非靶标物质吸附到电极表面,对于扩大电化学生物传感器的实际应用范围,实现在复杂生物样本中的检测至关重要。本文概述了物理、化学和生物抗污电极界面的构建及其在临床相关生物标志物检测中的应用,为电化学生物传感器实际应用性能的提升提供技术参考,并通过对界面抗污原理和存在问题的探讨,对抗污界面发展前景和未来趋势予以展望。     

氧化铱膜增强的阻抗免疫传感器快速检测癌胚抗原

本文研制了一种基于IrO_x薄膜的阻抗型免疫传感器用于简单、快速灵敏地检测人血清中癌胚抗原（CEA）浓度。采用在金电极表面同时电化学沉积IrO_x薄膜和蛋白A（PA），构建成传感界面介导抗体的定向固定。着重考察了传感检测的最优条件：电化学沉积时间及PA的浓度。在最优化的实验条件下，测得CEA 的浓度为36.2 - 460.0 ng/mL，检测下限为28.0 ng/mL。同时，采用该分析方法检测临床样品，并与化学发光免疫分析法进行了比较，实验结果表明该阻抗型免疫分析方法可推广于临床实验室CEA的免疫检测。     

基于电活性铁氰化镍和金属模拟酶协同催化的蛋白质电化学检测

该文设计了一种基于金属纳米模拟酶协同催化产生不溶性沉淀的“signal-off”型电化学免疫传感器用于超灵敏检测甲胎蛋白(AFP）。通过夹心免疫法将具有辣根过氧化物活性的二抗耦合物空心纳米金-铂钯纳米颗粒(HAuNPs-PtPdNPs-Ab2）固载在电活性物质铁氰化镍纳米颗粒修饰的电极上。在H2O2存在下,以AFP捕获的二抗耦合物中的HAuNPs和PtPdNPs作为辣根过氧化物模拟酶催化4-氯-1-萘酚(4-CN）,并在电极界面生成不溶且不导电的沉淀物苯并-4-氯己二烯酮(4-CD）,有效阻碍了电子传递,电化学信号显著降低,可用于AFP的定量检测。实验表明,该传感器对0.1 pg/mL~200 ng/mL AFP表现出良好的检测线性,检出限(S/N=3）为33 fg/mL。该传感策略具有协同催化作用,可提供一种新的多重信号放大方法用于改善传感器的灵敏度。     

基于溴化银－银－碳纳米管复合物与核酸适配体的阴极光电化学传感器检测赭曲霉素A

该研究利用水热法制备了一种新的溴化银－银－碳纳米管（AgBr－Ag－CNTs）复合材料,并通过扫描电子显微镜、X-射线衍射和X-射线光电子能谱对其进行表征。以AgBr－Ag－CNTs作为光电阴极,相比于单一的AgBr和二元的AgBr－Ag复合材料,其具有更高的光电化学活性。采用K3［Fe（CN）6］作为光电子受体能进一步提高光电流信号。基于AgBr－Ag－CNTs为光电阴极传感基底,构建了一种灵敏检测赭曲霉素A （OTA）的核酸适配体传感器。对目标物的线性浓度范围为4.0 pg/mL ~ 2.5 ng/mL,相关系数（r2）为0.994,检出限为1.5 pg/mL。该传感器制备简单、成本低、灵敏度高、抗干扰强,对样品检测的回收率为92.0% ~ 108%,可用于实际样品中OTA的分析。     

基于取代型多酸复合材料的多巴胺电化学检测

本文构建了基于取代型多酸与还原氧化石墨烯（RGO）复合材料的多巴胺电化学传感器. 首先,通过水热法合成了十一钨镍杂多钨硅酸盐K₂H₂SiW₁₁NiO₃₉·xH₂O（SiW₁₁Ni）,利用Hummers法与化学还原法合成了还原氧化石墨烯. 并使用SEM、XRD与FTIR等测试方法对材料进行了表征. 将SiW₁₁Ni与RGO按照一定的比例滴涂在玻碳电极表面,以便成功构建出传感界面（SiW₁₁Ni-RGO/GCE）. 然后,采用电化学阻抗法与循环伏安法等方法研究了传感界面的电化学性质. 优化实验条件后,利用该传感器通过循环伏安法对多巴胺进行定量检测,并且氧化过程展现出较为良好的性能. 其检出限为3.2 μmol·L ^-1（S/N = 3）,灵敏度为9.71 μA·(μmol·L ^-1·cm ^-2) ^-1,线性范围为10 ~ 80 μmol·L ^-1. 同时,所制备的传感器表现出良好的稳定性与抗干扰能力. 该传感器修饰过程简单、成本低、电化学性能良好,为多酸在化学传感领域的应用提供新思路.     

基于聚苯胺纳米纤维复合膜界面构建电化学细胞传感器及其对癌细胞的识别检测

合成了聚苯胺纳米纤维,直径在50～70 nm之间;基于静电作用构建聚苯胺纳米纤维-纳米金复合膜界面,并在此界面上层层组装修饰叶酸分子,构建叶酸功能化传感界面,基于叶酸分子与癌细胞表面过量表达的叶酸受体之间的特异性识别作用,将此传感界面应用于对癌细胞的识别和捕获。结果表明:叶酸功能化传感界面能够特异性识别和捕获叶酸受体过量表达的癌细胞。采用电化学阻抗技术,以HeLa细胞为模型,应用于对癌细胞的识别和检测,细胞在1.0×104～6.4×106cells/mL浓度范围内与阻抗变化值ΔRct呈良好的线性关系;检出限为2000 cells/mL。本方法简单、快速灵敏、重现性和稳定性良好;制备的传感器可以再生使用。     

基于二硫化钼负载双金属电化学免疫传感器同时检测2种心肌肌钙蛋白抗原

心肌肌钙蛋白I蛋白（cTnI）和心肌肌钙蛋白T蛋白（cTnT）是诊断急性心肌梗死的关键生物标志物。以电沉积金作为传感平台，用硫堇（Thi）和二茂铁（Fc）功能化二硫化钼负载双金属（MoS2-BMNPs）作为检测抗体标记物制备电化学免疫传感器，用于同时检测cTnI和cTnT。结果表明：MoS2-BMNPs具有良好的导电性和双金属协同效应，可放大检测信号，提高检测灵敏度。通过方波伏安法（SWV）检测到-0.3 V和0.3 V处出现2个尖锐信号峰，峰值位置和电流强度反映相应抗原的浓度。该免疫传感器可同时定量检测cTnI和cTnT，线性范围均为0.01～100 ng/mL，检出限分别为3.67 pg/mL和3.33 pg/mL。     

基于功能纳米材料的灵敏生物传感策略

21世纪的第一个十年被称为＂传感的十载＂.功能纳米材料为灵敏的生物传感器件（包括光学和电生物传感）的制备提供了优秀的平台.这方面的大多数工作主要聚焦于不同纳米材料的生物功能化,例如金属纳米粒子、半导体纳米粒子和碳纳米粒子,功能化方式包括物理吸附、静电结合、特异性识别或共价键合.这些生物功能化纳米材料可以用作催化剂、电导体、光发射剂、载体或示踪剂,以获取被放大的检测信号、稳定的识别探针或生物传感界面.设计的信号放大策略已经极大地促进了不同领域中稳定、特异、具有选择性和灵敏的生物传感器的发展.本文介绍了基于功能纳米材料的一些生物传感新原理和检测新策略,也讨论了纳米材料的生物功能化方法和生物传感在蛋白质的免疫分析、DNA检测、糖分析和细胞传感中的应用.     

基于放大鲁米诺电致化学发光构建的夹心型超灵敏免疫传感器

本文以金铂纳米合金(Au-PtNPs)修饰的玻碳电极作为一抗(Ab1)甲胎蛋白抗体(anti-AFP)的固载界面,葡萄糖氧化酶(GOD)负载纳米金修饰的还原态石墨烯(AuNPs@rGr-GOD)来标记二抗,构建超灵敏的基于放大鲁米诺(Luminol)电致化学发光(ECL)的免疫传感器。在含适量葡萄糖的Luminol检测底液中,构建的免疫传感器可有效放大ECL信号。实验结果表明,制备的免疫传感器对甲胎蛋白(AFP)的检测在0.001～200ng/mL范围内呈现良好的线性响应,其检测限低至0.3pg/mL。该传感器可用于实际血清样本的检测。     

以壳聚糖为基底的分子印迹电化学传感器研究及倍硫磷测定

研制了一种以壳聚糖修饰层为基底的倍硫磷分子印迹电化学传感器。首次利用修饰电极对探针离子的吸附富集作用提高分子印迹传感器检测的灵敏度。采用交流阻抗法和循环伏安法对传感器响应过程进行电化学表征;对洗脱、重吸附、探针富集时间等实验条件进行优化;考察了壳聚糖对“门控制效应”测量模式的增敏效应。在优化条件下,该传感器对倍硫磷的检测范围为1 ~ 10 000 pg/mL,检出限为0.35 pg/mL。该传感器已成功用于蔬菜和水果中倍硫磷的测定,其加标回收率为99.0% ~ 109%,相对标准偏差为1.9% ~ 2.9%。     

基于铂氧化铜负载多壁碳纳米管标记夹心型电化学免疫传感器

设计了一种夹心型电化学免疫传感器,以金负载二氧化锡石墨烯（GS－SnO2－Au）为检测平台,铂氧化铜负载多壁碳纳米管（Pt@CuO－MWCNTs）为标记物,用于乙肝表面抗原（HBs）的定量检测。GS－SnO2－Au具有较高比表面积,良好的导电性、分散性和生物相容性,有利于捕获大量抗体（Ab1）。Pt、CuO和多壁碳纳米管对H2O2分解均具有催化性,Pt@CuO－MWCNTs复合物能协同放大催化作用,实现多重放大信号的效果,有利于实现高灵敏检测。通过透射电镜表征GS－SnO2－Au和Pt@CuO－MWCNTs的形貌特征。结果表明,基底材料和标记物材料的性能良好。在最佳实验条件下：磷酸盐pH值7.4,GS－SnO2－Au的质量浓度为1 mg/mL,Pt@CuO－MWCNTs质量浓度为2 mg/mL,该免疫传感器对HBs的线性范围为0.001 ~ 100 ng/mL,检出限为0.33 pg/mL,对实际样品的加标回收率为99.8% ~ 100%,相对标准偏差（RSD）为1.1% ~ 1.5%。所设计的免疫传感器具有良好选择性、重现性和稳定性,在HBs的临床检测方面具有潜在应用价值。     

四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固相萃取-高效液相色谱法测定河水中硝基苯酚和己烯雌酚

基于四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶吸附剂（NC-Si）,构建了固相萃取-高效液相色谱法同时测定河水中3种硝基苯酚和己烯雌酚的新方法。考察并获得了固相萃取和液相色谱分离的优化条件：将样品溶液pH调至5,以5 mL/min上样,经自制固相萃取柱净化,2 mL氨水-甲醇（2：98,v/v）洗脱;在C8柱上以甲醇-0.1%磷酸溶液为流动相进行梯度洗脱。4种目标分析物的检出限（LOD,S/N=3）为0.03~0.3 μg/L,定量限（LOQ,S/N=10）为0.1~1.0 μg/L;加标回收率为75.5%~104.2%,相对标准偏差（RSD,n=5）小于6.3%。该方法准确、可靠,可用于河水中硝基苯酚及己烯雌酚的灵敏检测。     

基于纳米金修饰硼化钴纳米片的电化学免疫传感器用于检测人绒毛膜促性腺激素

开发了一种基于金纳米颗粒修饰硼化钴纳米片(AuNPs/CoB)阵列的电化学免疫传感器用于定量检测血清中的人绒毛膜促性腺激素(hCG)。通过电沉积与电聚合的方法构建硫堇/金纳米颗粒/硼化钴纳米片阵列,hCG抗体通过Au—N键或肽键偶联到硫堇/金纳米颗粒/硼化钴纳米片(Thi/AuNPs/CoB)阵列上形成免疫探针。金纳米颗粒修饰的硼化钴纳米片催化还原硫堇产生响应电流,实现对hCG的检测。构建的电化学免疫传感器具有高选择性和良好的稳定性,线性检测范围为10～5.0×10⁴ pg/mL,检出限(S/N=3)为2.8 pg/mL。实验结果表明,此电化学免疫传感器可应用于血清中hCG的检测,为早期妊娠和妇科疾病的临床诊断提供了一种简单可靠的评价方法。     

基于金属有机框架材料的光/电化学传感器在水环境检测中的应用进展

随着人们对水环境质量的要求日益增加,开发简便、灵敏和准确的新型水环境检测技术已成为研究的热点。金属有机框架化合物(Metal-organic frameworks, MOFs)是一类由金属离子或团簇和有机配体自组装形成的多孔配位聚合物,因其具有吸附可逆、催化活性高、比表面积大、孔径可调和结构多样等特性,可作为光/电化学传感材料,在水环境检测方面表现出巨大的应用潜力。本文介绍了近年来基于MOFs的光/电化学传感器在检测水环境中阴离子、重金属离子和有机化合物等污染物的研究进展,重点介绍了比色传感器、荧光传感器、化学发光传感器、电化学传感器、电化学发光传感器和光电化学传感器,最后,对基于MOFs的光/电化学传感器在水环境检测方面的未来发展前景进行了展望。     

构建免标记电流型免疫传感器用于检测血清中癌胚抗原(CEA)

构建了灵敏的铁氰化钾-壳聚糖-戊二醛信号体系,并以此为信号指示剂,建立了稳定、准确的免标记电化学免疫传感器用于血清中癌胚抗原(CEA)的检测。信号体系和Nafion分别修饰于玻碳电极表面,并固定CEA抗体,分别用原子力显微镜(AFM)和循环伏安法(CV)对电极修饰过程的形貌和电化学行为进行表征。结果表明,循环伏安的电流响应值与固定在电极表面的CEA浓度直接相关,且CEA浓度的对数值在0.005~40.0 ng/mL范围内与电流的降低值呈良好的线性关系,检出限为1.23 pg/mL。方法具有良好的特异性,能准确检测血清样本中CEA的浓度。     

基于铁氰化钾电子媒介体及醛基吡啶盐的电化学免疫传感器

采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)将铁氰化钾电子媒介体固定在电极表面,构建免标记的电化学免疫传感器. 醛基吡啶盐不仅作为基底物质直接固定抗体,还可以很好地增强电极表面的导电性能. 将构建的传感器用于肿瘤标志物甲胎蛋白的检测. 其线性范围为0.01-20 ng·mL^-1,检测下限为0.004 ng·mL^-1（3 S/N）. 此传感器的构建简单方便、无标记、特异性好,为甲胎蛋白及其他肿瘤标志物提供了新的检测方法.     

基于纳米金/硫堇层层自组装的新型电流型酶-癌胚抗原免疫传感器

将Nafion 膜固定在金电极(Au)表面, 通过静电吸附和共价键合作用将硫堇(Thi)和纳米金颗粒(nano-Au)层层自组装到Nafion膜修饰的金电极表面. 再通过形成的纳米金单层吸附癌胚抗体(anti-CEA), 最后用辣根过氧化物酶(HRP)代替牛血清白蛋白(BSA)封闭电极上的非特异性吸附位点, 并同时起到放大响应电流信号的作用, 从而制得高灵敏、高稳定电流型酶-癌胚抗原(CEA)免疫传感器. 通过循环伏安和交流阻抗考察了电极表面的电化学特性, 并对该免疫传感器的性能进行了详细的研究. 该传感器对CEA检测的线性范围为2.5~80.0 ng/mL, 检测限为0.90 ng/mL.     

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.     

Nafion/硫堇/铂纳米线复合电极的葡萄糖电催化活性

利用吸附在玻碳基底Nafion膜的负电性磺酸基与正电荷硫堇（Thi）相互作用,将电子媒介体固定电极表面,通过铂纳米线（PtNW）与硫堇间的键合作用及铂纳米线强吸附效应把葡萄糖氧化酶（GOD）固定于玻碳基底上,制得高灵敏电流型葡萄糖生物传感电极. 通过循环伏安法考察了电极的电化学特性,研究了该铂纳米线生物传感电极的葡萄糖电催化性能. 结果表明,该传感电极对葡萄糖有良好的电催化活性,线性响应范围1.0 × 10^-5 ~ 6.0 × 10^-3 mol·L^-1,检测限3.0 × 10^-6 mol·L^-1. 该传感电极制备简单、灵敏度高、重现性好.     

基于金粒子修饰二硫化钼纳米复合材料的电化学发光免疫传感器的构建及其应用研究

生物标志物的快速、精准检测对控制和预防疾病或病毒的暴发具有重要意义.该研究将三维花状Au@(MoS2/GO/o-MWNTs)纳米复合物(AMGMs)作为一种理想的基底,利用"三明治"免疫夹心组装法构筑一种高灵敏的电化学发光免疫传感器,并用于前列腺特异性抗原(PSA)的高灵敏检测.AMGMs不仅具有良好的导电性和生物相容...