新型纳米结构材料在生物传感器领域的应用综述

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1、新型纳米结构材料在生物传感器领域的应用综述导读：就爱阅读网友为您分享以下“新型纳米结构材料在生物传感器领域的应用综述”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to.com的支持!人满意。25随着生物传感器在食品、医药、环境和过程监控等方面应用范围的扩大，要求传感器既不干扰测定对象而又不被测足对象中的其他相关组分影响，要满足这一要求，同时又能得出高精度的测量结果，不能只依靠对敏感元件的改进，而需要建立一套一体化、微型化的优化系统(包括进样、处理和测量)才能得到满意的结果。新的快速分析方法、新的生物仪器设备的来源、生物传感器与纳米技术、信息技术、微电子技术的交叉，将

2、促使更多、更新的生物传感器的产生。未来的生物传感器将会和计算机完美紧密的结合，能够自动采集数据、处理数据，更科学、更准确地提供结果，实现采样、进样、最终完成检测的自动化系统。同时，芯片技术也将越来越多地进入传感器领域，实现检测系统的集成化、一体化。相信随着一些关键技术(如固定化技术)的进一步完善，随着人们对生物体认识地不第一章绪论断深入，随着各学科地不断发展，生物传感器必将在各个领域发挥更大的作用。酶生物传感器的发展及应用酶生物传感器是生物传感器领域中研究最多的一种类型。它是利用酶在生化反应中的特殊催化作用，当酶浸入被测溶液，待测底物进入酶层的内部并参与反应，

3、大部分酶反应都会产生或消耗一种被电极测定的物质，当反应达到稳态时，电活性物质的浓度可以通过电位或电流的模式进行测定。最早的酶分析法是在水溶液中进行的，由于酶在水溶液中很不稳定且只能与底物作用一次，难于重复利用。为此发展了酶的固定化技术，继而发展了酶生物传感器技术。1962年首次在氧电极的基础上提出了酶传感器的原理与设计，1967年updik和Hick研制出第一个以铂电极为基体的葡萄糖氧化酶传感器。此后酶生物传感器技术迅速发展成为生物、化学、物理、医学和电子技术等多学科互相渗透的高新技术口。25酶生物传感器的发展酶生物传感器有两个主要组成部分:感受器(固定化酶)

4、和换能器。作为生物敏感基元的感受器(固定化酶)是整个生物传感器的技术核心。感受器的制备包括选择最佳的载体材料以及在载体上固定化酶。换能器可以感知酶与待测物质特异性结合产生的微小变化，并把这种变化转变成其他可以记录的信号，如:电信号、热信号以及密度、质量等性质的变化。换能器质量的好坏决定了传感器灵敏度的高低。酶层GOD0x十葡萄糖一葡萄糖酸+GoDred+Mox一GODox+加介ed电极Mred一【8】也不涉及HZOZ，而是利用具有较低氧化电Mox+ne利用电子传递媒介体既不涉及仇，位的传递媒介体在电极上产生的氧化电流，对底物进行测定，从而避免了其他电活性物质的

5、干扰，提高了测定的灵敏度和准确性。电子传递媒介体在近十年来得到迅速发展，可以使用的传递媒介体也越来越多。据其作用机理主要分(1)含第一章绪论有过渡金属元素的化合物或配合物，通过过渡金属的价态变化来传递电子。(2)通过分子中的特殊官能团的结构变化传递电子。这些化合物的共同特点是含有大7t键的环及与环相连的双键，这些双键容易打开并再形成。常见的媒介体有二茂铁及其衍生物。Hale等人采用二茂铁修饰硅氧烷聚合物，再用此聚合物与葡萄糖氧化酶混合，制成性能稳定、电子传递速率较高的电极。用循环伏安法和稳态电势法测得:由上述方法制得的葡萄糖生物传感器对小于1，0/10一5mo

6、l.L一’25的【9】另外还有钉及其衍生物、铁氰酸低浓度葡萄糖溶液也可快速响应(响应时间小于lmin)。盐、酮类[341、饿类〔351、有机染料、有机介体和有机导电盐等。其中有机介体和有机导电盐是一类新型的媒介体，它对生物大分子的氧化有着明显的催化作用。实际应用过程中，媒介体的部分溶解或媒介体的扩散离开电极表面限制了这类传感器的稳定性和寿命。第三代酶生物传感器为直接电极电催化，指在无酶介体存在下，利用酶与电极间的直接电子传递制作的酶传感器，仍以葡萄糖氧化酶催化葡萄糖为例:【10】酶层电极GODox+葡萄糖葡萄糖酸+GODredGODox+ne由于酶与常规电极之

7、间的直接电子传递较为困难，考虑选择合适的接合剂，将酶共价键合到化学修饰电极上，或将酶固定到多孔电聚合物修饰电极上，【1253】Cooper等使酶氧化还原活性中心与电极接近，直接电子传递就能够相对容易地进行。人通过碳化二亚胺缩合，把细胞色素C共价键合到乙酞半肤胺酸修饰金电极上，使细胞色素C与修饰电极间的直接电子传递得以发生，由此做成的生物传感器对超氧化合物有很好的响应。近年来，实现酶在电极上的固定化，以实现电极上的直接电子传递的材料主要有:有机导电聚合物膜、有机导电复合材料膜、金属纳米颗粒或金属和非金属纳米颗粒。第三代酶生物传感器由于不再需要电子授体来完成酶催化

8、循环，可以避开由于引进外界媒介体所带来