纳米材料在电化学生物传感器方面的研究进展与应用-论文.pdf

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1、第9期谷建华，等：纳米材料在电化学生物传感器方面的研究进展与应用·41·纳米材料在电化学生物传感器方面的研究进展与应用谷建华，刘青霞(1．山东省化工研究院，山东济南250014；2．山东鲁北企业集团总公司，山东无棣251909)摘要：电化学生物传感器是一种利用生物体对特定物质进行选择性识别而开发出的新型化学传感器，它的设计巧妙、构型新颖、用途多样。近年来，为了提高传感器的灵敏度，增加其检测速度，使传感器的稳定性提高并缩小体积，基于纳米材料开发的电化学生物传感器成为分析领域的热点。本文着重介绍纳米材料在电化学生物传感器上的研究与应用。关键词：电化

2、学生物传感器；纳米材料；性能提升中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：1008—021X(2014)09—0041—02电化学传感器利用电化学原理响应化学物质的信号变定的方法有包埋法、交联法和载体结合法，其目的是把对被化来进行数据分析，它主要用于自动过程控制、环境保护和测物具有选择性响应的酶层固定在离子选择性电极的表面。生物医学等领域，具有生产成本低、操作简便、免维护和低能这里所说的被测物是各种有机化合物一一它们在酶的催化耗、与微电子技术兼容，在低浓度下有高灵敏度和选择性等作用下，生成或消耗某些能被电极所检测的催化产物，根据优点⋯。

3、近十年来，新型电化学生物传感器被开发出来。它电极对催化产物的响应，测得产物或反应物的浓度。利用生物体能对特定物质进行选择性识别的原理，进一步提1．2微生物电极传感器高了传感器的选择性，并且它的设计巧妙、构型新颖、用途多为了克服离析酶稳定性差、成本高的缺点，研究者将固样，成为前景诱人的高技术领域。最近，为进一步提升传感定化的微生物与电化学器件相结合，制造出微生物传感器。器的性能，各课题组将目光转向了纳米材料。这是由于纳米这种传感器一般使用活的细菌或酵母菌作为敏感材料，通过材料具备优异的物理、化学、电催化等性能，加之其量子尺寸微生物的两种生理功能进

4、行检测：①测定微生物代谢消耗的效应和表面效应的影响，基于纳米材料的电化学生物传感器有机物质，即与呼吸作用有关的氧气、二氧化碳等；②测定微呈现出体积更小、速度更快、检测灵敏度更高和可靠性更好生物代谢生成的电活性物质。与酶电极相比，微生物电极传等优异性能，成为当今生物分析学方面的热点。感器的稳定性较好，价格低廉，使用寿命长。但与其他传感1电化学生物传感器器相比，它的响应速度、选择性等方面仍需进一步提高。电化学生物传感器是由敏感元件和转换元件构成的传1．3电化学免疫传感器感器，它将电势或电流作为特征检测信号_2J。其中，敏感元电化学免疫传感器是用抗原

5、或抗体与电极组装而成的件一般由固定化的酶、抗原、抗体等生物体成分或细胞、组织检测装置，它利用抗原与抗体特异性结合的特点进行分析，等生物体本身构成。转换元件由固体电极、离子选择性电极分为直接型和间接型两种。直接型电化学免疫传感器可将或气敏电极等构成。根据敏感元件组成的不同，电化学生物特异性结合的信息直接转变为电信号，而间接型则需将信息传感器可分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、细胞传先转变为其它的中间信息，再进一步转化为电信号。电化学感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器免疫传感器可在临床医学中检测各种抗原和抗体，如判断血等。其

6、中，这些生物材料是对被测定的物质进行选择性识型、测定梅毒抗体血清、检查蛋白质代谢的异常、检查妊娠和别的基础。它们的特点是：①具有良好选择性；②操作简便，诊断肝病等。在少量样品条件下也能直接测定；③经固定化处理后可长期1．4组织电极与细胞器电极传感器保持活性；④可迅速检测复杂体系的组成信息。⑤能连续测组织传感器是利用天然组织中的酶催化作用，将哺乳动定，易实现检测自动化。当前，电化学生物传感器的部分成物或植物的组织切片作为传感器。细胞器电极传感器与组果已经在临床医学、医药、食品分析、环境检测等方面获得了织传感器相似，其敏感元件为动植物的细胞器。由于

7、酶存在实际应用。于天然动植物的组织或细胞中，相对稳定，故相比于被离析1．1酶电极传感器的酶电极传感器，这些传感器的寿命更长，价格便宜，更易于利用酶对特定物质(基质)发生催化反应的特性制作的推广。但由于被测物质必须先扩散到细胞或组织中，经酶催传感器叫做酶传感器。制作酶传感器的关键是将酶固定在化反应转化为电极可响应的产物，再扩散到电极表面被检载体上，使其处于不易脱落的状态(酶的固定化技术)，在保测，故而响应时间较长，灵敏度较差。持其固有性能的前提下与基底电极组装在一起。1．5电化学DNA传感器酶在电极表面的固定化方法有直接和间接两种。直接电化学DN

8、A传感器用于专门检测基因及一些与DNA法是将酶通过化学修饰的方法直接固定在电极表面；间接法产生反应的物质。它的敏感元件是固定在电极表面的单链是将酶先固