基于碳纳米管的化学修饰电极及电化学生物传感器的研究进展

综述了碳纳米管的结构、合成、纯化、功能化、分散及基于碳纳米管的化学修饰电极和电化学生物传感器的研究进展。     

碳纳米管在电化学和光化学纳米生物传感器中的应用

碳纳米管(CNTs)因具有独特的物理化学及电化学性质,如较大的比表面积、较强的电子转移能力和良好的吸附性能等而引起人们的广泛关注.碳纳米管可以通过物理吸附、静电或疏水作用等非共价结合方式或共价连接方式固定生物大分子(如蛋白质、DNA、抗体等),有效地促进生物大分子与电极间直接、快速的电子转移,可应用于多种电化学生物传感器中.碳纳米管本身在近红外光区具有独特的荧光和拉曼光谱,可以利用多种光谱手段对多种生物分子实现定量检测,因此近年来碳纳米管在光化学生物传感器中的应用也逐渐受到了研究者的重视.本文对碳纳米管在电化学和光化学生物传感器中的应用进行了简要综述和展望.     

手性传感器研究进展

手性工程的崛起对简单、经济、快速、实时、在线的手性检测技术提出了挑战。手性传感器是一个重要的发展趋势。本文综述了近年来在手性电化学传感器、基于石英晶体微天平的手性质量化学传感器及手性光学传感器方面的研究进展,重点介绍了各种传感器的制备及其在手性检测中的应用,并展望了该领域的发展前景。     

基于碳纳米管修饰电极的胆碱电化学发光生物传感器研制

在碳纳米管(CNTs)和K3Fe(CN)6修饰的铂电极上吸附固定胆碱氧化酶,以鲁米诺为发光试剂,研制了胆碱电化学发光(ECL)生物传感器.CNTs可有效提高电极表面的电荷传输能力、提高电极表面的生物相容性和对酶分子的固载能力;K3Fe(CN)6对酶活性具有激活作用,同时对H2O2增敏的鲁米诺ECL有增强作用,均有利于提...     

纳米金、碳纳米管和纳米线及其在电化学生物传感器研究中的应用

综述了1995～2007年间,纳米金、碳纳米管和纳米线材料及其在电化学生物传感器研究中的新进展,引用文献60篇.     

基于碳纳米管修饰电极的胆碱电化学发光生物传感器研制

在碳纳米管(CNTs)和K3Fe(CN)6修饰的铂电极上吸附固定胆碱氧化酶,以鲁米诺为发光试剂,研制了胆碱电化学发光(ECL)生物传感器。CNTs可有效提高电极表面的电荷传输能力、提高电极表面的生物相容性和对酶分子的固载能力;K3Fe(CN)6对酶活性具有激活作用,同时对H2O2增敏的鲁米诺ECL有增强作用,均有利于提高传感器的检测灵敏度。研究表明,将CNTs分散液与K3Fe(CN)6混合,滴涂修饰在Pt电极上,吸附固定胆碱氧化酶,制备传感器。此传感器在含有8×10-6mol/L鲁米诺的磷酸盐缓冲液(pH7.4)、30℃条件下产生的ECL强度与胆碱浓度在1×10-7～4×10-3mol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.994,检出限为1.2×10-8 mol/L。此生物传感器应用于鼠血样中胆碱的测定,测得结果为2.68 mg/L,平均回收率为101.1%。传感器具有快速、稳定和重现性好等特点,有望应用于常规分析。     

基于硫堇/碳纳米管修饰电极的新型过氧化氢电化学传感器

基于碳纳米管(CNTs)和硫堇(Th)的协同效应,将辣根过氧化物酶(HRP)通过戊二醛(GA)交联作用固定在硫堇(Th)/CNTs修饰电极上,构造了一种新型酶电极(HRP/GA-Th/CNTs/GC)。CNTs静电吸附正电荷的Th,而Th不仅可以促进电极和酶的氧化还原活性中心之间的电子传递,而且能使CNTs氨基(—NH2)功能化,从而利于HRP的固定。基于HRP/GA-Th/CNTs/GC电极的过氧化氢传感器具有较好的传感性能,且检出限低(0.3μmol.L-1)、响应时间短(5 s内)、抗干扰能力强。     

刚果红功能化水溶性碳纳米管膜电极的制备及在电化学传感器中的应用

基于刚果红(CR)表面修饰多壁碳纳米管(MWNTs)在干燥时所具有的良好成膜性能,在玻碳电极表面制备了一种水溶性MWNTs(MWNTs-CR)膜,用扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和交流阻抗谱(ElS)对其进行了表征.结果表明,MWNTs-CR能在电极表面形成一层致密、均匀含有大量纳米级微孔的纳米结构薄膜.和裸玻碳电极相比,MWNTs-CR膜修饰电极能极大的增强雌酮和羟甲香豆素的电化学响应.在体系中加入表面活性剂后,其电化学响应能得到进一步的提高.羟甲香豆素的浓度在8.0×10-8～4.0×10-6 mol/L范围内,其氧化峰电流与浓度呈现出良好的线性关系.在开路条件下富300 s后,HMC的检出限为2.0×10-8 mol/L.实验证明水溶性MWNTs膜是构建碳纳米管电化学传感器的理想材料.     

基于碳纳米管的脂质体电化学发光免疫传感器检测人免疫球蛋白G

将人免疫球蛋白G(hIgG)抗体固定在多壁碳纳米管修饰的玻碳电极表面,制备了一种电化学发光(ECL)免疫传感器.以hIgG抗体标记的联吡啶钌脂质体为标记物,采用三明治型检测方式,成功建立了hIgG的ECL免疫检测技术.电化学发光强度与hIgG的浓度在0.01～0.8 μg/L范围内呈良好的线性关系; 线性回归方程为y=618.7x(μg/L)-23.9(n=6,r=0.995); 检出限为0.004 μg/L.用于人血清中hIgG的检测,结果令人满意.     

基于单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的电化学生物传感器

结合DNA酶优异的氧化还原催化特性和碳纳米管的电化学特性, 制备了单壁碳纳米管-DNA酶复合材料, 并通过壳聚糖将其固定到玻碳电极表面构建了电化学生物传感界面. 研究了单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的氧化还原反应催化特性, 并以此为传感平台构建了葡萄糖氧化酶电化学生物传感器. 结果表明, 单壁碳纳米管-DNA酶复合材料修饰的电极对过氧化氢的响应具有较宽的线性范围(5×10^-6~1×10^-2 mol/L)和良好的检测灵敏度(检出限为1×10^-6 mol/L). 采用制备的葡萄糖氧化酶传感器实现了对葡萄糖的快速灵敏检测.     

手性碳纳米管能带特性的研究

探讨手性（chiral）单层碳纳米管（SWNTs）电子结构的主要特点。提出了确定与Fermi能级EF=0相交或相近的子能带指数J及相关的波矢ky值的方法。并直接从A-B效应出发,导出了任意手性角的SWNTs在磁场中发生金属—半导体连续转换的条件,同时对其能隙变化规律进行了详细讨论。     

血红蛋白-氮掺杂碳纳米管电化学生物传感器检测水中溴酸盐

以高导电性的氮掺杂碳纳米管为固载基底,以血红蛋白为识别元件,构建了一种新型溴酸盐(BrO₃^-)电化学生物传感器。该传感器对BrO₃^-表现出较高的灵敏度(0.02519μA/(μmol/L))、较低的检出限(75.43 nmol/L)和较宽的线性范围(1×10^-7～4.66×10-5 mol/L),已成功应用于实际水样中BrO₃^-的高灵敏快速定量检测。     

双层类脂膜电化学免疫传感器的研究及应用进展

详细评述了双层类脂膜(BLM)免疫传感器在电分析化学中的研究及应用进展，并展望了其发展前景。     

基于氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜修饰电极制备L-色氨酸电化学传感器

将Hummers法制备的单层氧化石墨烯(GO)与多壁碳米管(MWCNT)超声混合,得到性能稳定的GO/MWCNT复合纳米材料。以此纳米材料修饰玻碳电极,构建了一种新型L-色氨酸(L-Trp)电化学传感器。采用透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等方法对修饰电极进行了表征;并研究了L-Trp在修饰电极上的电化学行为和动力学性质。结果表明,L-Trp在GO/MWCNT修饰电极有一个灵敏的氧化峰(Epa=0.956 V);该氧化反应是一个2电子和2质子参与的不可逆过程,电极过程受到吸附步骤控制,其表观标准速率常数为9.613×10-4cm/s;利用该氧化峰可进行痕量L-Trp的检测。在pH 6.0磷酸盐缓冲液中,当富集电位为0.600 V,富集时间为25 s,扫速为100 mV/s时,L-Trp氧化峰电流与其浓度在1.0×10-6～1.0×10-4mol/L范围内呈良好线关系,相关系数为0.995,检出限可达3.50×10-7mol/L;所制备的电化学传感器稳定性较好,用于人体血清中L-Trp的现场快速检测,加标回收率为97.8%～104.2%。     

基于MOF-199/多壁碳纳米管纳米复合材料的对乙酰氨基苯酚电化学传感器

基于MOF-199和多壁碳纳米管(MWCNTs)成功构建了对乙酰氨基苯酚(AP)的电化学传感器。通过水热法合成MOF-199,借助超声分散将MWCNTs成功包覆在MOF-199的表面,该MOF-199/MWCNTs复合材料修饰玻碳电极(GCE)具有良好的电化学和电催化性能。结果显示,MOF-199/MWCNTs/GCE修饰电极对AP具有较宽的线性范围(0.1～60μmol/L)和较低的检出限(0.071μmol/L)。此外,MOF-199/MWCNTs/GCE还具有优良的选择性、重现性和稳定性,具有良好的应用前景。     

碳纳米管/纳米金复合膜电化学免疫传感器用于微囊藻毒素的检测研究

在玻碳电极表面修饰碳纳米管,并用多电位阶跃法在碳纳米管表面沉积纳米金制得碳纳米管/纳米金复合膜。通过纳米金和微囊藻毒素-(亮氨酸-精氨酸)抗体之间的吸附作用,将抗微囊藻单克隆抗体固定于电极表面,以牛血清白蛋白封闭非特异性吸附位点,研制了检测微囊藻毒素的电化学免疫传感器。利用微囊藻毒素与其抗体之间的特异性识别作用构建"三明治"夹心结构的免疫分析模式,以辣根过氧化物酶标记抗体为二抗,利用微分脉冲伏安法实现了对微囊藻毒素的检测。在优化条件下,此传感器的响应电流与微囊藻毒素浓度在0.50~12.0μg/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.30μg/L(S/N=3)。对实际水样进行了微囊藻毒素的加标回收实验,回收率在93.0%~108.5%之间,相对标准偏差为3.8%~5.0%。     

单壁碳纳米管的手性测量

单壁碳纳米管的制备方法主要包括物理法和化学法两种,不同制备方法的产物中包含很多种不同手性指数的单壁碳纳米管及杂质,而不同手性的单壁碳纳米管其作用完全不同,从而有不同的应用。采用化学方法——钴钼催化剂气相沉积法和物理方法——激光烧蚀气相沉积法制备单壁碳纳米管,用紫外–可见–近红外吸收光谱、荧光光谱及拉曼光谱法分别对其进行手性测量。结果表明,钴钼催化剂气相沉积法制得样品富含半导体型单壁碳纳米管,而激光烧蚀气相沉积法制得样品中主要为金属型单壁碳纳米管。分别得到了两种制备方法样品的手性分布。     

基于掺杂碳纳米管的复合体系电化学生物传感器研究

制备了含有铂纳米颗粒(NSPt)的壳聚糖(CHIT)和正硅酸四乙酯(TEOS)溶胶-凝胶溶液,将多壁碳纳米管(MWCNTs)分散于制备的CHIT和TEOS溶胶-凝胶混合物体系,并用高倍透射电镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对NSPt-CHIT表面和MWCNTs进行了表征。此种复合膜修饰玻碳电极对过氧化氢有灵敏的电化学响应。通过在此复合膜修饰的玻碳电极上固定葡萄糖氧化酶(GOx)制备了葡萄糖生物传感器。该传感器对葡萄糖在0.05~8 mmol/L范围有线性响应,相关系数为0.996,检出限(S/N=3)为10μmol/L。传感器对葡萄糖有灵敏响应,并有很好的重现性和稳定性,应用于实际样品体系的回收试验,结果良好。     

MIL-53(Fe)/碳纳米管复合材料的半胱氨酸电化学传感器的研究

本文制备了基于MIL-53(Fe)负载碳纳米管复合材料的电化学传感器,并将其应用于半胱氨酸检测.首先通过溶剂热合成法制备了有机金属框架MIL-53(Fe)负载碳纳米管复合物,并采用X-射线衍射分析和扫描电子显微镜对其进行了微观结构表征;然后采用滴涂法制备了可用于半胱氨酸检测的电化学传感器,并使用循环伏安法和计时电流法对...