纳米材料构建的电化学生物传感器及其应用研究进展

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1、2011年5月南京晓庄学院学报May．2011第3期JOURNALOFNANJINGXIAOZHUANGUNIVERSITYNo．3纳米材料构建的电化学生物传感器及其应用研究进展颜妍，王正武，赵波h(1．南京师范大学化学与材料科学学院，江苏南京210097；2．上海交通大学农业与生物学院食品科学与工程系，陆伯勋食品安全研究中心，上海200240)摘要：近年来，生物传感器已广泛应用于基础研究、生物组分检测、临床疾病诊断、过程控制与检测、环境监控与保护等许多领域，电化学生物传感器是其中一个重要分支．纳米材料的尺寸小、比表面积大、表

2、面原子配位不足、活性位点多等特性为生物传感器研究提供了新的途径，其迅猛发展对新型生物传感器的研制具有重要应用价值和意义．本文着重探讨了纳米材料在构建新型电化学生物传感器中的应用研究．关键词：生物传感器；电化学生物传感器；纳米材料；免疫传感器中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：1009—7902(2011)03—0041—05敏度高、分析速度快、操作简便、可实现在线、活体分0引言析等特点，在分析化学的研究中起着越来越重要的生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学以地位，广泛用于生命科学、环境分析、药物分析等领及微电

3、子技术等多种学科互相渗透成长起来的技域．近年来，将纳米技术、表面科学等方法引入电化术，2000年国际纯粹和应用化学联合会(IUt’AC)提学生物传感器的研究，极大地促进了电化学生物传出了一个非常严格的生物传感器定义：生物传感器感器基础和应用研究的快速发展．应是一个独立的、完整的装置，通过利用与换能器保1不同种类及形态的纳米材料持直接空间接触的生物识别元件，它能够提供特殊构建的生物传感器的定量和半定量分析信息．生物传感器具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系纳米材料又称纳米结构材料，是指三维空间尺中进行在线连

4、续监测的特点，能广泛应用于基础研寸中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基究、生物组分检测、临床疾病诊断、过程控制与检测、本单元构成的材料．由于纳米材料小尺寸以及特殊环境监控与保护等许多领域．的表面状态，使其表现出许多既不同于微观粒子又按照生物传感器的分子识别元件，可以把生物不同于宏观物体的特性，例如小尺寸效应、表面接口传感器分为：组织传感器、DNA生物传感器、免疫传效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等等．对电感器、微生物传感器和酶生物传感器等．按照生物传化学生物传感电极，由于纳米材料比表面积大、表面感器所用的换能器，可以

5、把生物传感器分为电化学反应活性高、表面原子配位不全等导致表面的活性生物传感器、热敏型生物传感器、场效应管生物传感位点增加，催化效率提高，吸附能力增强，常常可以器和测光型生物传感器等．作为电极表面的修饰材料或者生物分子的固定基底电化学生物传感器是在化学传感器的基础上发起到提高传感器性能的作用．展起来的，也是电化学分析和生物技术研究最为活根据纳米材料在电化学生物传感器中的应用我跃的领域之一．电化学生物传感器以其选择性好、灵们了解，纳米电化学生物传感器的种类主要包括单收稿日期：2010—11—23修回日期：2011—01—17作者简

6、介：颜妍(1985一)，女，山东济宁人，南京师范大学化学与材料科学学院在读硕士，从事电化学免疫传感器研究．通讯作者：赵波(1969一)，男，山东潍坊人，博：t，教授，主要从事分子模拟及药物设计研究，E·mail：zhaobo@njnu．edu．Oil一4l一壁、多壁碳纳米管，纳米单质Au、Ag、Pt、Pd等一些一白枯草，具有高灵敏度和低检出限．2009年石惠贵金属，以及纳米TiO、SiO等一些纳米氧化物，纳等研究了基于1，6一己二硫醇(HDT)和纳米金自米材料的形态主要包括纳米颗粒、纳米管、纳米棒、组装技术固定微囊藻毒素抗体，

7、构建无标记型阻抗免纳米线、纳米片等．疫传感器，并用于饮用水中微囊藻毒素的检测．王潇1．1碳纳米管电化学生物传感器蕤等【6以人免疫球蛋白G(hIgG)为模型分析物，通过CNTs又称巴基管，属于富勒碳系，无缝中空管夹心法将纳米金标记的羊抗人tgG结合于电极表面．状，具有完整的分子结构，由碳六元环构成的类石墨然后通过Au¨在纳米金表面发生催化沉积使纳米金平面卷曲而成．CNTs卷层数从一到数百不等．由单层颗粒直径增大，增加电极表面积与纳米金粒子与电极石墨片卷积而成的称为单壁碳纳米管，由两层以上柱界面的电荷转移效率，从而使传感界面的电化

8、学行为状碳管同轴卷积而成的称为多壁碳纳米管，无论是单有了明显的改善，在一定浓度范围内测定hIgG．壁还是多壁碳纳米管，都有可观的长径比，所以可看磁性微粒是指含有磁性金属或金属氧化物的超作准一维材料，可应用于扫描显微镜探针、气体传感细粉末而具有磁响应性的高分子微粒．功能性的磁器