酶生物传感器中酶的固定化技术

综述了近年来国内外酶生物传感器的进展,介绍了制作酶生物传感器的关键技术——酶的固定化。固定化方法主要有吸附法、包埋法、共价键合法和交联法。固定化材料分为无机材料、有机聚合物材料、凝胶以及生物材料等。探讨了固定化方法和固定化材料对酶的固定化及酶生物传感器性能的影响,并结合自己的工作展望了酶生物传感器的发展方向和趋势。     

溶胶凝胶复合材料的研究及对生物酶的固定

研究了一种新型的氧化铝/聚乙二醇（Al2O3/PEG）溶胶凝胶复合材料,利用红外光谱、探针电镜对材料的性能进行了表征。试验结果表明：复合膜中含有大量的羟基和氢键,且两种组分形成互穿网络,该材料刚柔相济的特点使其适合于做生物传感器的固定化材料。PEG是极性高聚物,在溶胶凝胶的体系中,可以起到加速反应及防止膜开裂的作用。Al2O3/PEG复合材料对酶具有较好的生物相容性和较高的稳定性,将生物酶固定其中制备成的生物传感器具有良好的反应活性,同时,还证明了这种生物传感器具有稳定性和灵敏度高的特点。     

石墨烯材料生物降解的策略研究

自2004年被发现以来,前沿新材料石墨烯及其衍生物由于其独特的电学、光学和力学性能被广泛关注,在许多领域都展露了光彩,包括新型电池、传感器、新能源和生物医学等领域,尤其在生物医药领域发展迅速.石墨烯及其衍生物良好的生物相容性使其在生物领域中具有重要的应用前景.为了实现石墨烯材料的体内应用,材料的可降解性是值得深入研究的焦点,研究其生物降解行为有助于提高其对环境、生命系统的安全性.到目前为止,石墨烯的生物降解研究主要集中在材料的生物酶促降解,利用一系列方法如异质原子掺杂、表面功能化修饰等对石墨烯材料进行改性,可以调控石墨烯材料的降解.综述了近年来石墨烯材料及其衍生物在生物应用上的降解的研究进展,重点介绍石墨烯的酶促降解和其在生物医学领域的应用前景,为进一步促进石墨烯材料的体内研究提供重要的研究基础和指导意义.     

PLG-g-TA/RGD酶催化交联水凝胶用于透明软骨细胞黏附和三维细胞培养

制备了一种基于聚谷氨酸-g-酪胺/cRGDfk(PLG-g-TA/RGD)的新型酶催化交联水凝胶, 用于兔透明软骨细胞黏附和三维细胞的培养. PLG-g-TA/RGD聚合物材料在辣根过氧化物酶(HRP)和过氧化氢(H₂O₂)存在下, 能够通过酪氨基团的自交联快速形成水凝胶. 环状多肽(cRGDfk)的引入能够显著提高材料的溶液-凝胶转变速率和凝胶强度. 透明软骨细胞在水凝胶表面黏附3 d后, 在PLG-g-TA/RGD水凝胶表面有更多的细胞黏附; 将透明软骨细胞包裹在水凝胶内培养1, 4, 7 d后, 细胞在PLG-g-TA/RGD水凝胶内增殖效率明显高于对照组PLG-g-TA水凝胶. 细胞实验结果表明, 该水凝胶材料具有良好的生物相容性. cRGDfk的引入, 促进了透明软骨细胞的黏附和增殖, 显示了PLG-g-TA/RGD水凝胶材料在三维细胞培养方面的应用潜力.     

基于水凝胶的细菌传感检测

水凝胶具有含水量高、柔韧性好、黏弹性高、生物相容性高以及独特的刺激响应特性,这使得水凝胶材料在细菌传感检测方面备受关注。基于水凝胶的细菌传感器及传感芯片的研究,对细菌的基础科学研究具有重要意义,更对细菌的快速高效检测、特定环境中的细菌污染防控和疾病传播控制等具有重要应用价值。本文针对近年来水凝胶在细菌传感检测方面的研究工作进行综述。简要介绍了水凝胶的种类,水凝胶与细菌之间相互作用的影响因素。重点综述了基于温敏型水凝胶、pH敏感型水凝胶、酶敏感型水凝胶以及特异性标识物功能化修饰的水凝胶构建的传感器和传感检测方法,并综述了基于水凝胶的新型柔性传感器和微流控传感芯片的研究进展。基于水凝胶的细菌传感器在检测效率、信号采集和稳定性等方面仍需进一步提升和拓展。随着新型水凝胶材料的出现,智能细菌传感器、柔性细菌传感器和集成微流控细菌传感芯片是目前发展的方向,在细菌检测方面显示出良好的发掘潜力和应用前景。     

功能碳黑修饰的丝网印刷碳糊电极葡萄糖生物传感器的特性与机理

从碳黑表面引发苯乙烯磺酸钠的原子转移自由基聚合制备了聚(苯乙烯磺酸钠)改性碳黑(CB-g-PSS),并分别以掺杂和沉积两种不同方式修饰电极的生物敏感膜,再在生物敏感膜上吸附固定葡萄糖氧化酶,制作了两种葡萄糖氧化酶传感器,得到了不同的效果.实验结果表明,将CB-g-PSS与成膜材料掺杂制作的生物传感器与无修饰传感器相比,响应灵敏度下降了1/3;将CB-g-PSS沉积修饰丝网印刷碳糊电极制作的传感器与无修饰传感器相比,响应灵敏度提高了2倍,且对1.1～33.3 mmoL/L的葡萄糖待测样本,RSD均＜7%,稳定性良好,有较高的应用价值.通过实验分析了CB-g-PSS以不同方式修饰电极的工作机理,结果表明,选择正确的修饰方式,能够发挥CB-g-PSS的导电效应及纳米效应,使其有利于酶的固定,提高响应灵敏度并改善酶促反应动力学特性.     

基于肽组装凝胶的超分子模拟酶

模拟酶,或称人工酶,是一类利用有机化学方法合成的比天然酶简单的非蛋白质分子。随着纳米科学和超分子技术的发展,构筑具有生物催化功能的超分子模拟酶材料已经越来越成为科学研究和应用开发领域的热点。肽组装凝胶是以多肽为基本单元,在非共价力驱动下形成的一种新型超分子组装体,相比其他功能性材料,肽凝胶的结构及生物化学性质更接近天然酶,分子本身更利于修饰改造,且生物相容性好,这些特点令其在模拟酶方面具有独特优势。本文总结了近几年肽组装凝胶模拟酶在催化水解反应、Aldol反应和氧化还原反应中的最新研究进展,探讨了肽组装程度、微观结构、超分子结构、活性中心微环境以及pH对模拟酶活性的影响,介绍了肽凝胶模拟酶的应用领域,并对目前肽组装凝胶模拟酶研究中存在的问题与发展方向进行了分析和展望。     

用于农药残留检测的酶生物传感器

酶生物传感器在农药残留检测方面具有传统检测方法不可比拟的优势.本文介绍了胆碱酯酶和有机磷水解酶在生物传感器中的应用,重点介绍了用于有机磷等农药残留分析的酶生物传感器的种类和研究现状,讨论了几种酶固定化方法存在的优势和局限,指出了目前研究需解决的问题并展望了未来的发展方向.     

磁性纳米粒子在生物传感器中的应用研究进展

磁性纳米粒子是一种新型纳米材料,可应用于各种生物活性物质如蛋白质、DNA等的富集和分离,药物的磁靶向,以及疾病的诊断和治疗等许多领域。由于磁性纳米粒子有着独特的化学和物理性能,已经成功应用到磁控生物传感器、DNA传感器、蛋白质传感器、酶传感器以及其它类型的生物传感器中,并显著提高了生物传感器检测的灵敏度、缩短了生化反应的时间和提高检测的通量,为生物传感器领域开辟了广阔的应用前景。本文概述了磁性纳米粒子在生物传感器中的应用研究进展。     

酶催化生物可降解聚酯的合成与研究进展

生物可降解聚酯是一种新型高分子聚合材料,可通过发酵、化学方法和酶催化来合成.本文综述了酶催化下通过缩聚、酯交换、内酯开环聚合等方法合成此类聚酯.酶催化合成生物可降解聚酯是一种新型的技术,可以在温和条件下高效合成,有着传统方法难以比拟的优势.     

生物可降解高分子交联剂的研究进展

交联剂是制备水凝胶不可或缺的成分,其组成和结构影响了水凝胶的性能及应用.生物可降解性和生物相容性是作为组织工程支架、药物载体等生物医用材料所必需具备的性能.利用生物可降解性物质作为交联剂来制备化学凝胶,赋予了水凝胶上述性能,满足其作为生物医用材料的要求,拓宽水凝胶应用领域.本文主要总结了近年来多糖类(壳聚糖类、海藻酸类...     

生物电化学传感器中煌聚合物材料

对聚合物材料在生物电化学传顺中的应用进行了评述,包括高分子媒介体化合物、高分子阻挡膜、酶固定化材料和电解聚合物材料。并指出今后提高生物电化学传感器性能、改善和改变其表面特性,也依赖于聚合物材料的应用。     

两性离子水凝胶的制备及生物医学应用

两性离子水凝胶是一类含有两性离子聚合物的凝胶材料,其分子结构中的阴阳离子基团能与水分子紧密结合,形成致密的水合层。这种静电诱导水合作用使得两性离子水凝胶具有极低的生物黏附性,能有效抵抗非特异性蛋白、细胞、细菌等的黏附,具有极低的免疫原性。这些特性使得两性离子水凝胶在生物医用领域有广阔的应用前景。本综述首先介绍了两性离子水凝胶的结构及性质,然后概述了其分类和制备方法,并进一步总结了其在组织工程、药物载体、创伤敷料、生物传感器、医疗器械水凝胶涂层等生物医学领域中的应用。最后展望了两性离子水凝胶未来的发展方向。     

具有环境响应性的纤维素基水凝胶

随着对可再生资源开发利用的逐渐重视,基于纤维素环境响应型水凝胶结构设计及其响应性能的研究备受关注.环境响应纤维素基水凝胶不仅具有良好的生物相容性和生物可降解性,还表现出对环境因素特定的检出识别能力及明显响应性,拓展了水凝胶材料在生物医用、仿生智能材料等领域的应用.本综述首先从环境响应型纤维素水凝胶材料的结构设计出发,以交联方式分类简要介绍了纤维素基水凝胶的合成方法,具体包括物理交联、化学交联和其他交联方式等.接着,从水凝胶功能性入手,重点介绍了以一种或多种化学信号、物理信号为刺激源响应的纤维素基水凝胶材料;并以药物载体、形状记忆材料和伤口敷料等方面研究成果为例,阐述了环境响应型纤维素基水凝胶的相关应用,以及其在智能软体机器人和环保生物传感器等领域的巨大应用潜力.     

有机磷农药酶生物传感器研究进展

酶生物传感器（EBS）以简单、廉价、易于微型化等优势成了有机磷农药（OPs）传统分析方法的最佳替代品。本文从识别OPs的酶及识别机理、电化学EBS、酶的固定化技术、高分子材料的酶固定载体不同角度综述了有机磷农药酶生物传感器研究近况,并重点介绍了一次性丝网印刷酶电极。     

生物大分子自组装膜及其应用研究进展

本文主要介绍了酶，蛋白质、DNA等生物大分子自组装膜的研究进展，并对生物大分子膜在生物传感器，分子器件，高效催化材料，医用生物材料等方面的应用前景进行了展望。     

高分子对酶、抗体、DNA的修饰、固定化及其生物医学应用

为发展适于生物医用的生物功能高分子材料,本实验室近年来研究了可溶性高分子对L-天冬酰胺酶的修饰、纳米磁性高分子微粒对酶或抗体的固定化、亚微米高分子微球固定化碱性磷酸酶及其在DNA检测中的应用、高分子微球固定化酶的合成与性能、酶在导电高分子膜上的固定化及生物传感器制备等. 本文对此进行简要总结.     

高分子填料在生物法处理废水中的应用进展

对生物法处理废水用的高分子填料进行了综述。首先,从无机高分子填料、有机高分子填料两方面介绍了其应用特点及对废水中有机物的作用机理和去除效果;其次,介绍了新型生物填料,主要从生物亲和亲水磁性填料和酶促生物填料两方面介绍其在废水处理中的应用。     

基于脱乙酰基魔芋葡甘聚糖固定酶的H2O2生物传感器

对魔芋葡甘聚糖进行了脱乙酰基改性处理,并用红外光谱表征了其脱乙酰基前后的结构变化.探讨了脱乙酰基魔芋葡甘聚糖溶胶-凝胶的制备条件对其成膜性能及酶固定化的影响.将脱乙酰基魔芋葡甘聚糖用于辣根过氧化物酶的固定,制备出了H2O2生物传感器.传感器在优化的工作条件下线性范围为1.0×10-6 ～6.0×10-4 mol/L,检出限为8×10-7 mol/L,稳定性良好.实验表明脱乙酰基魔芋葡甘聚糖是一种适用于生物传感器领域酶固定化的优良材料.     

水凝胶修饰生物兼容性电极

由于高分子水凝胶独特的柔软性、生物相容性和仿生特性,采用水凝胶修饰电极降低了电极的峰间噪声水平,克服了目前生物传感器在生物兼容性和组织-电极间相互作用方面的局限性。本文结合近年来国内外的最新研究进展,综述了涂渍法、共价键合法、电化学法和层层自组装法等水凝胶修饰电极的几种主要制备方法,较为全面地总结了水凝胶修饰电极在神经元电极、酶修饰电极、氧化还原蛋白修饰电极、pH传感器及其它方面的应用,最后对水凝胶修饰电极研究面临的挑战和未来的发展进行了讨论。