溶胶-凝胶生物传感器

评述了溶胶－凝胶生物传感器这个领域已取得的成果,主要内容涉及溶胶－凝胶固定化方法的过程,优点与性质,溶胶－凝胶光学生物传感器和安培生物传感器的发展,并展望了其发展趋势。     

溶胶-凝胶硫离子传感器的研制及应用

报道了溶胶 凝胶硫离子传感器的制备方法及其在硫离子检测中的应用。采用循环伏安法(CV)对传感器修饰过程进行了表征,对其电化学过程的可行性及其响应机理进行了探讨。传感器在6.0×10-7～1.0mol L范围内符合Nernst方程式,线性相关系数r=0.9991,方法的检出限为2.0×10-7mol L。于4℃干态保存4周,响应信号基本不变,已用于环境水样的分析。     

有机改性溶胶-凝胶固定联吡啶钌修饰电极的电化学行为

采用有机改性溶胶一凝胶制备技术,以四甲氧基硅烷(TMOW)和二甲基二甲氧基硅烷(OiMe-DiMOS)为共先驱体包埋聚苯乙烯磺酸钠(PSS),通过离子交换成功地将联吡啶钌固定在玻碳电极表面。电化学研究结果表明,被固定的联吡啶钌保持了良好的电化学活性,同时该方法制备的修饰电极对甲基安非他明有灵敏的电化学响应。     

基于碳纳米管体修饰的溶胶-凝胶葡萄糖生物传感器

采用多壁碳纳米管(MWNTs)体修饰石墨作为裸电极,结合正硅酸乙酯与聚乙二醇溶胶凝胶法包埋葡萄糖氧化酶制成直接电子传递型葡萄糖生物传感器。实验结果表明,当V(水):V(正硅酸乙酯):V(聚乙二醇)=1:3:6,V(凝胶):V(酶溶液)=2:1,在1mL聚乙二醇中加入6mg的MWNTs,溶胶老化时间为60h时,所制得的传感器在葡萄糖浓度为5.0×10-4～5.0×10-2mol/L范围内呈线性关系j(μA/cm-2)=0.9454c(mmol/L)+43.986,线性相关系数为0.9849,检出限为1×10-6mol/L。     

基于ZnO溶胶-凝胶固定的酪氨酸酶传感器的研制

通过使用带正电荷的ZnO溶胶-凝胶在玻碳电极表面固定酶,研制了一种简单有效的酪氨酸酶传感器。结果表明,ZnO溶胶-凝胶的等电点为酪氨酸酶的固定提供了有利的微环境,酪氨酸酶能很好地保持其生物活性。所研制的传感器达到95%稳定状态电流的时间在10 s以内。酚类化合物可通过酶催化产生的醌在-200 mV(对饱和甘汞电极)直接还原而测定,传感器对苯酚测定的灵敏度为168μA.mmol-1.L-1,线性范围为1.5×10-7~4.0×10-5mol.L-1,检出限为8.0×10-8mol.L-1。该传感器使用二周后活性仍保持原有活性的75%。     

溶胶-凝胶技术在电化学和生物传感器制备中的应用近况

对溶胶-凝胶技术在制备电化学和生物传感器中的应用近况(涉及年份主要在1992-2006年间)作了评述,内容主要集中在应用此技术包埋某些电化学活性物质或生物化学活性分子于其中而制备相关传感器的方法及其原理,在制备传感器过程中的影响因素以及此类传感器的分析应用。此外,对其发展趋势也作了简单的讨论(引用参考文献51篇)。     

三氧化二铝溶胶-凝胶固定过氧化氢生物传感器

三氧化二铝溶胶凝胶将辣根过氧化物酶和硫堇同时固定在玻碳电极上,紫外-可见光谱结果表明酶在固定过程中生物活性保持得较好.传感器在pH 7.0外加电压为-0.22 V条件下,对过氧化氢浓度为1.76×10-3～5.5×10-2 mol/L的范围内呈线性响应,检出限为1.1×10-4 mol/L.传感器的选择性和稳定性较好,使用3个星期后,仍能保持其初始活性的80%.     

溶胶-凝胶膜修饰的碘离子选择性电极

用溶胶-凝胶包埋硝酸银制备了碘离子选择性电极.电极对I-离子在10-1~10-7mol/L浓度范围内呈Nernst响应,斜率为58.321 mV/pI-,检测下限为4.6×10-8mol/L,回收率为97.4%~103.2%.     

二茂铁衍生物电子传递剂键合的溶胶-凝胶葡萄糖生物传感器

The sol-gel derived glucose biosensor was developed, and the sol-gel membrane was organically modified by N-（3-triethoxysilylpropyl）-ferrocenylmethylamine （FcSi） as sol-gel precursor to make electrochemical biosensor. The structure of biosensor was sol-gel/FcSi＋GOx/GC type （glucose oxidase, GOx）. The ferrocene mediator was chemically immobilized to the silane network, and GOx was entrapped to the sol-gel glass network. Therefore, these structures prevented mediator leakage and retained the enzyme activity. Additionally, pH of electrolyte, temperature effects, and interference of positive substances with biosensor were investigated. And the electrochemical performance of biosensor was studied by amperometry. The results indicated that the linear range, detection limit. and response slope of biosensor was 2.00×10^-4-1.57×10^-3 mol·L^-1, 2.0×10^-4 mol·L^-1 and 5.06×10^5 nA·mol^- 1·L, respectively.     

溶胶-凝胶膜修饰抗坏血酸电位传感器的研制及应用

报道了溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术包埋生物活性分子制备抗坏血酸(VC)传感器。探索了Sol-Gel膜修饰VC电位传感器的制备方法、测试条件及共存物的影响。该传感器直接响应VC浓度的线性范围为10-1～10-5mol/L,斜率29.3mV/pVC,检出限为7.9×10-6mol/L,VC浓度≥10-5mol/L时,响应时间1min。方法用于实际样品测定,回收率范围为97.3%～101.3%。     

血红蛋白在纳米孔径氧化铝膜修饰电极上的直接电化学

运用电化学包埋法成功将血红蛋白(Hb)固定于纳米孔阳极氧化铝膜(AAO)修饰的玻碳电极(GC)表面, 制得Hb/PPy/AAO/GC修饰电极, 并对Hb/PPy/AAO/GC修饰电极的制备条件进行了优化. 研究了Hb/PPy/AAO/GC修饰电极在磷酸缓冲液(pH＝6.8)中的电化学行为, 探讨了血红蛋白在AAO修饰电极表面的直接电子转移机理. 结果表明阳极氧化铝膜不仅保持了血红蛋白的生物活性, 而且通过它的纳米尺寸效应, 实现了Hb与电极之间的直接电子转移. 其研究内容对生命科学和临床医学有着重要意义.     

血红蛋白在月桂酸修饰玻碳电极的电催化行为

研究血红蛋白在月桂酸修饰电极上的电化学行为,在0.02mol.L-1KH2PO4-Na2HPO4(pH=7)的缓冲液中,+0.6～-0.7V(vs.Ag/AgCl)电位范围内,Hb于该修饰电极产生不可逆还原电流峰.还原峰电流ip与v1/2呈线性关系,ip随溶液pH值和血红蛋白浓度的增加而增大,其浓度在1.00×10-8～5.00×10-9mol.L-1和1.92×10-6～2.06×10-7mol.L-1范围内分段呈线性变化关系.实验数据经进一步分析拟合,得到更精确的信息.该电极可作为检测血红蛋白的新型电化学生物传感器.     

纳米碳管修饰铂结合溶胶-凝胶固定酶制备高性能胆碱生物传感器

为了提高胆碱传感器的灵敏度和抗干扰性,以纳米碳管修饰铂电极为基础电极,采用溶胶-凝胶法固定胆碱氧化酶(ChOx),构建了电流型胆碱检测生物传感器,对纳米碳管修饰电极的电化学特征进行分析,得知纳米碳管的引入不仅使电极对H2O2的催化电流增大,同时降低了电催化所需的恒定电位。讨论了缓冲液介质、pH值、酶负载量对传感器响应的影响。研究表明,所制备的传感器在pH 7.2、电位为0.15V条件下对氯化胆碱的线性响应范围为5.0×10-6~1.0×10-4mol/L;检出限为5.0×10-7mol/L;灵敏度为9.48μA/mmol/L。传感器的稳定性好,经过1个月,仍可保持初始电流的85%。抗干扰能力有很大提高。用于人体血清中的胆碱浓度测定,结果令人满意。     

铁氰化锰修饰玻碳电极的制备及其电化学性能

A thin film of manganese hexacyanoferrate （MnHCF） was electrochemically formed on a glassy carbon （GC） electrode to prepare a chemically modified electrode （CME）. The mechanism of film formation of MnHCF and its growth process were investigated in detail by cyclic voltammetry. The results show that the stoichiometric composition of MnHCF is Mn^ⅢFe^Ⅲ（CN）6, an analogue of prussian yellow. There exist three clear-cut stages in the whole modification process and the last stage is indispensable to the fabrication of homogenized, stable MnHCF film and must last for an appropriate time. The surface morphology of MnHCF/GC electrode was characterized by scanning electron microscopy （SEM）, which further verified the effective deposition of MnHCF film on GC. The kinetic constants of MnHCF/GC electrode process were also evaluated. The resulting MnHCF film modified electrode presented good stability and high electrocatalytic activity toward the oxidation of H2O2, indicating that MnHCF film possesses function of catalase and can be expected for analytical purposes.     

普鲁士蓝修饰电极结合硅溶胶-凝胶技术制备高灵敏葡萄糖传感器

基于普鲁士蓝修饰玻碳电极结合二氧化硅溶胶 凝胶固定化酶技术构造具有“三明治”式结构的酶电极。考察了酶电极对葡萄糖的电化学响应以及操作条件。结果表明 :所制备的传感器在pH 6 .5 ,电位为- 0 .0 5V条件下对葡萄糖在 0～ 5mmol/L呈线性响应 ,响应时间为 12s ,检出限为 0 .0 2mmol/L ,灵敏度高达1 182 μA/ (mmol·L-1)。传感器的稳定性好 ,4 5d其响应值仍保持 90 %。     

大黄酸玻碳修饰电极对血红蛋白的催化还原

在进行生物电化学分析的过程中 ,血红蛋白 ( Hemoglobin,简称 Hb)是研究的重点物质之一 .由于它的庞大结构及在固体电极上的过电位很大 ,使其在固体电极上的传递速率缓慢 .克服这个困难的方法之一通常是在固体电极上修饰一层物质 ,通常称之为媒介体 ,通过媒介体的传递使得血红蛋白的传递速率得到改善 ,过电位得到显著降低 .从报道的文章[1～ 10 ] 来看 ,这些媒介体大多采用具有氧化还原活性的染料 ,固定媒介体则采用吸附、聚合和电沉积的方法 .吸附是早期修饰电极常用的方法 ,这种Fig.1　 The structure of rhein方法制备的电极往往寿命很…     

血红蛋白在溶胶-凝胶纳米银修饰电极上的直接电化学

运用溶胶-凝胶技术将血红蛋白(Hb)固定于纳米银(AgNPs)修饰的玻碳电极(GCE)表面,制得溶胶-凝胶血红蛋白纳米银修饰电极(Sol-Gel/Hb/AgNPs/GCE)。优化了修饰电极的制备条件,研究了该修饰电极在B-R缓冲溶液(pH=4.10)中的电化学行为,探讨了Hb在AgNPs修饰电极表面的直接电子转移机理。结果表明:AgNPs不仅保持了Hb的生物活性,而且通过它的催化效应,实现了Hb与电极之间的直接电子转移。进一步的实验结果显示,固定在纳米银修饰电极表面的Hb能保持其对H2O2的生物电催化活性。     

磁性印迹纳米粒子固定血红蛋白修饰磁性电极构建过氧化氢传感器

采用表面印迹技术,以磁性二氧化硅纳米粒子（Fe₃O₄@SiO₂ NPs）作为载体、血红蛋白（Hb）为模板分子、正硅酸乙酯（TEOS）为印迹聚合物单体,制备了Hb印迹Fe₃O₄@SiO₂的磁性印迹纳米粒子（MMIPs NPs）. MMIPs NPs具有磁性内核和血红蛋白印迹壳层的核壳结构,可以富集并固定Hb. 使用壳聚糖将MMIPs NPs固定于磁性电极表面,构建血红蛋白类酶生物传感器,研究了Hb对过氧化氢（H₂O₂）的催化活性. MMIPS NPS相比于磁性非印迹纳米粒子（MNIPS NPS）,催化电流增加了14.3%. 采用磁性电极,MMIPS NPS、Hb和O₂的顺磁性使得该类酶生物传感器对H₂O₂的催化电流增加了60.0%. 血红蛋白类酶生物传感器电流响应与H₂O₂浓度在25 ~ 200 μmol·L^-1间呈线性关系,检出限为3 μmol·L^-1（S/N=3）,表明该类酶传感器对H₂O₂具有良好的催化性能.     

纳米金修饰玻碳电极测定邻苯二酚

采用恒电位沉积方法将HAuCl4直接还原成纳米金并修饰于玻碳电极表面,制备了对邻苯二酚具有电催化氧化作用的纳米金修饰电极。邻苯二酚在该修饰电极上发生一可逆的氧化还原反应。在磷酸盐缓冲溶液(pH 7.5)中,当邻苯二酚的浓度为3.0×10-3mol.L-1时,与裸玻碳电极相比,其Epa负位移了170 mV,Epc正位移了50 mV,ΔE下降为60 mV,且峰电流显著增大,氧化峰电流与邻苯二酚浓度在5.0×10-6~4.2×10-3mol.L-1范围内呈线性关系,相关系数为0.997 6,检出限(3σ)为5.0×10-7mol.L-1。在浓度为5.0×10-4mol.L-1测得RSD(n=10)为2.9%,回收率在98.0%~101.0%之间。     

簇状纳米二氧化锰修饰玻碳电极电化学发光法测定己烯雌酚

基于簇状纳米二氧化锰可显著增强玻碳电极的导电性能,且己烯雌酚在该电极上能够增强鲁米诺体系的电化学发光,据此建立了电化学发光测定己烯雌酚的新方法。采用壳聚糖包覆的方法将簇状纳米二氧化锰固定在玻碳电极表面,考察了电极的稳定性以及影响电化学发光的因素。己烯雌酚浓度在3.5×10-11~6.5×10-9mol/L范围内,与电化学发光信号呈良好线性关系;检出限(3σ)为2.0×10-11mol/L。对4.0×10-10mol/L己烯雌酚进行11次平行测定,相对标准偏差(RSD)为1.1%。