納米電化學(xué)生物傳感器重點(diǎn)

1、收稿:2008年3月，收修改稿:2008年8月*深圳大學(xué)科研啟動基金項目（No.200818 資助* 通訊聯(lián)系人 e 2mail:yang HYPERLINK mailto: . cn納米電化學(xué)生物傳感器*楊海朋*陳仕國李春輝陳東成戈早川（深圳大學(xué)材料學(xué)院深圳市特種功能材料重點(diǎn)實驗室深圳518060摘要納米電化學(xué)生物傳感器是將納米材料作為一種新型的生物傳感介質(zhì)，與特異性分子識別物質(zhì)如酶、抗原 P抗體、D NA等相結(jié)合，并以電化學(xué)信號為檢測信 號的分析器件。本文簡要介紹了生物傳感器的分類和納米材料在電化學(xué)生物傳感器 中的應(yīng)用及其優(yōu)勢，綜述了近年來各類納米電化學(xué)

2、生物傳感器在生物檢測方面的研 究進(jìn)展，包括納米顆粒生物傳感器，納米管、納米棒、納米纖維與納米線生物傳感器 以及納米片與納米陣列生物傳感器等。關(guān)鍵詞生物傳感器電化學(xué)傳感器納米材料生物活性物質(zhì)固定化中圖分類號：O65711; TP21213文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10052281X（2009 0120210207Nanomaterials Based Electrochemical BiosensorsY ang Haipeng*Chen Shiguo Li Chunhui Chen Dongche ng Ge Zaochuan (Shenzhen KeyLaboratory of Special

3、 Functional M aterials, College of Materials Science andEngineering,Shenzhen University, Shenzhen 518060, ChinaAbstract Biosensors w hich utilize immobilized bioac tive compounds (such as enz ymes, antigen, antibody, D N A, etc. f or the c onversion of the target analytes into electroc he mically de

4、tectable products is one of the most widely used detection methods and have become an area of wide ranging research activity. The advances in biocompatible nano technology make it possible to develop ne w biosensors. A variety of biosensors with high sensitivity and excellent reproducibility based o

5、n nano technology have been reported in recent years. In this paper, the development of the researches on nano amperometric biosensors, one of the most important branches of biosensors, is revie wed. Nanoscale architectures here involve nano 2particles, nano 2wires and nano 2rods, nano 2sheet, nano

6、2array, and carbon nanotube, etc. Remarkable sensitivity and stability have been achieved by coupling immobilized bioactive compounds and these nanomaterials.Key words biosensors; electroche mistry sensors; nanomaterials; bioactive compounds; immobiliz ationContentsIntroduction to biosensorsNanomate

7、rials based electrochemical biosensors 2. 1 Challenges and developments of biosensors 2. 2 Introduction of nanomaterials3 Nanomaterials based electrochemical biosensors 2. 3. 1 Nano particles based electrochemical biosensors3. 2 Nanowires and nanorods based electrochemical biosensors3. 3 Carbon nano

8、materials basedelectrochemicalbiosensors3. 4 Nano array based electrochemical biosensors 2. 3. 5 Nanosheets based electrochemical biosensors 3 Concluding remarks第21卷第1期2009年1月化學(xué)進(jìn)展PRO G RESS I N C HE M IST RYVol. 21No. 1 Jan. , 20091生物傳感器概述生物傳感器通常由生物識別元件（bioreceptor和信號轉(zhuǎn)換器件（transducer兩個部 分組成:生物識別單元具有專

9、一的選擇性，可以獲得極其高的靈敏度；而信號轉(zhuǎn)換器 通常是一個獨(dú)立的化學(xué)或物理敏感元件，可采用電化學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、壓電等多種 不同原理工作。把分子識別功能基底同高靈敏的信號轉(zhuǎn)換器件相結(jié)合，就構(gòu)成多種多樣、千變?nèi)f化的生物傳感器1 40生物傳感器可按照生物特異性授予機(jī)制或信號轉(zhuǎn)換模式分類。按被選生物化學(xué)受體的不同，可將生物傳感器分為酶傳感器、 免疫傳感器、組織傳感器、微生物傳感器和細(xì)胞傳感器等。根據(jù)生物反應(yīng)產(chǎn)生信息 的物理或化學(xué)性質(zhì)，信號轉(zhuǎn)換器通常采用電化學(xué)、光譜、熱、壓電及表面聲波等技 術(shù)與之相匹配，而由此衍生出電化學(xué)生物傳感器、光生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感 器、熱生物傳感器和壓電晶體生物傳感器等

10、。因為電化學(xué)轉(zhuǎn)換器件具有較高的靈敏度，易微型化，能在渾濁的溶液中操作等許 多優(yōu)勢，并且所需的儀器簡單、便宜，因而被廣泛應(yīng)用于傳感器的制備中5,6。根據(jù)電化學(xué)檢測的模式不同，又可具體分為安培型、電勢型、表面電荷場致效應(yīng)晶體管 (FE Ts型和電導(dǎo)型電化學(xué)生物傳感 器。生物傳感器誕生在20世紀(jì)60年代,而對其研究的全面展開是在20世紀(jì)80年 代。20多年來該領(lǐng)域發(fā)展迅速，取得了顯著的成績。隨著人類基因組研究的深入進(jìn) 行和微納米技術(shù)的普及與成熟，納米傳感器、基因芯片以及微全分析系統(tǒng)(T AS等 新器件、新系統(tǒng)的出現(xiàn)，把生物傳感器的研究推進(jìn)到一個嶄新的發(fā)展階段 7,8。本文主要綜述納米電化學(xué)生物傳感器

11、近年來的研究進(jìn)展。2納米電化學(xué)生物傳感器納米電化學(xué)生物傳感器是將納米材料作為一種新型的生物傳感介質(zhì)，與特異性 分子識別物質(zhì)如酶、抗原P抗體、D N A等相結(jié)合，并以電化學(xué)信號為檢測信號的 分析器件。211生物傳感器的挑戰(zhàn)與發(fā)展多年來，生物傳感器引起了人們的極大關(guān)注，相當(dāng)多的公司與研究單位開展了生 物傳感器的研究與開發(fā)，相應(yīng)的文章與專利也急劇增加。然而，目前成，試生產(chǎn)階段, 僅有少數(shù)品種已計劃大規(guī)模生產(chǎn)。造成這種狀況的主要原因之一在于生物識別元件 的穩(wěn)定性差，不能滿足生物傳感器長期持續(xù)檢測的客觀要求。發(fā)展新型材料和優(yōu)秀的固定化方法則是提高生物識別元件穩(wěn)定性的有效 途徑之一8 11020世紀(jì)90年

12、代以來，納米技術(shù)的介入為生物傳感器的發(fā)展提供了新的活力 ，并 已取得了突破性的進(jìn)展7 12。納米材料由于比表面積大、表面反應(yīng)活性高、表面原子配位不全等導(dǎo)致表面 的活性位點(diǎn)增加、催化效率提高、吸附能力增強(qiáng)，為生物傳感研究提供了新研究途 徑。與傳統(tǒng)的傳感器相比，新型納米材料傳感器不僅體積更小、速度更快、而且精 度更高、可靠性更好。由于納米粒子高的比表面積和其本身的生物兼容性，在生物電催化反應(yīng)中起著重要作用。例如與納米粒子組裝后的酶，其活性中心可更接近電極表面，易于進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，提高了生物電催化活性，使其更有利于在電化學(xué)傳感器 中應(yīng)用13, 14o 212納米材料概述納米材料是指三維空間中至少有一維

13、處于納米尺度 (1 100nm范圍內(nèi)的材料或 由它們作為基本單元組裝而成的結(jié)構(gòu)材料，包括金屬、氧化物、無機(jī)化合物和有機(jī) 化合物等。該尺寸處在原子、分子為代表的微觀世界和宏觀物體交界的過渡區(qū)域 (介觀體系，處于該尺寸的材料表現(xiàn)出許多既不同于微觀粒子又不同于宏觀物體的 特性，突出表現(xiàn)為4大效應(yīng)。(1表面效應(yīng)。指納米粒子的表面原子數(shù)與總體原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急 劇增大，從而引起數(shù)與總體原子數(shù)性質(zhì)上的突變。粒徑到達(dá)10nm以下，表面原子數(shù)與總體原子數(shù)之比迅速增大，當(dāng)粒徑降至1nm時，表面原子數(shù)與總體原子數(shù)之比超過90%以上，原子幾乎全部集中到粒子的表面，表面懸空鍵增多，化學(xué)活性增強(qiáng)。此 時粒子的比

14、表面積、表面能和表面結(jié)合能都發(fā)生很大的變化。(2體積效應(yīng)，亦稱小尺寸效應(yīng)。當(dāng)納米粒子的尺寸與傳導(dǎo)電子的波長及超導(dǎo)態(tài) 的相干長度等物理尺寸相當(dāng)或更小時，周期性的邊界條件將被破壞，熔點(diǎn)、磁性、光 吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化性能等與普通粒子相比都有很大變化，這種特殊的現(xiàn)象通常稱之為體積效應(yīng)。該效應(yīng)為其應(yīng)用開拓了廣闊的新領(lǐng)域。(3量子尺寸效應(yīng)。顆粒尺寸下降到一定值時，可將大塊材料中連續(xù)的能帶分裂 成分立的能級，能#211#第1期楊海朋等 納米電化學(xué)生物傳感器量子尺寸效應(yīng)。當(dāng)熱能、電場能或磁能比平均的能級間距還小時，就會呈現(xiàn)一系列與宏觀物質(zhì)截然不同的反常特性。(4宏觀量子隧道效應(yīng)。隧道效應(yīng)是基本的量子現(xiàn)

15、象之一 ，即當(dāng)微觀粒子的總能 量小于勢壘高度時，該粒子仍能穿越這勢壘。近來年，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微 顆粒的磁化強(qiáng)度、量子干涉器件中的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，故稱之為宏觀的量子隧道效應(yīng)。納米粒子也具有 這種貫穿勢壘的能力。213納米電化學(xué)生物傳感器從納米材料在電化學(xué)生物傳感器中的具體應(yīng)用來看 ，納米電化學(xué)生物傳感器主 要包括如下類型：納米顆粒生物傳感器，納米管、納米棒與納米線生物傳感器，納米 片以及納米陣列生物傳感器等。其中因為碳納米管的優(yōu)異性能，使得基于碳納米管 的電化學(xué)生物傳感器發(fā)展極為迅速15 1721311納米顆粒電化學(xué)生物傳感器納米顆

16、粒在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用非常廣泛。納米粒子由于具有大的比表 面積和很高的表面自由能，在吸附固定生物分子方面可以扮演重要的角色，用于生物 分子的固定,可以增加固定的分子數(shù)量，從而增強(qiáng)反應(yīng)信號130金溶膠納米顆粒由于吸附生物大分子后仍能保留其生物活性，因而最初廣泛用于電子顯微鏡中標(biāo)記生物分子18。自從Z hao等19報告了葡萄糖氧化酶被固定在金溶膠上制備了高性能的葡萄糖傳感器以來，研究表明，多種酶可以牢固地吸附在金納米顆粒 表面，并且能保留其催化活性。金納米顆粒對氧化還原蛋白質(zhì)在電極上起到定向作 用，可以改變氧化還原蛋白質(zhì)的微環(huán)境，并可作為固定化氧化還原蛋白質(zhì)與電極之間 有效的電子媒介體，從而

17、使得酶的氧化還原中心與電極間通過納米粒子進(jìn)行直接電 子轉(zhuǎn)移成為可能。金溶膠逐漸被廣泛用于固定化酶制備電化學(xué)生物傳感器20 220目前已有多種納米顆粒材料用于電化學(xué)生物傳感器的制備。所用的納米顆粒包括 TiO 2、Au、A g、Pt、Pd以及 SiO 2 等23 28。Tang 等23制備了憎水和親水型的納米二氧化硅及金顆粒，研究了不同顆粒的吸附性能和酶的活 性之間的關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)不論何種類型的顆粒，在同樣制備條件下酶的吸附量總是隨著顆粒尺寸的降低而增加。Jena等29把納米金顆粒分散到二氧化硅溶膠凝膠網(wǎng)絡(luò)中，形成了金納米粒子修飾電極。該電極和脫氫酶組合成,（N AD H的檢測極限低至5nM ,

18、顯示了極高的靈敏度。Neufeld 等結(jié)合基因工程技術(shù)制備了全細(xì)胞的生物傳感器，對基于細(xì)胞膜破壞類型的有毒化學(xué)物質(zhì)，有極高的電流響應(yīng)靈敏 度，對苯酚的檢測極限可達(dá)116ppm。侯憲全等采用納米Z nO與聚乙烯醇縮丁醛（PVB構(gòu)成的復(fù)合膜基質(zhì)來固定葡萄糖氧化酶（G OD ,制成的葡萄糖 生物傳感器對葡萄糖響應(yīng)的靈敏度大幅度提高。Z hao等32在鋁電極表面自組裝，憎水蛋白膜固定酶，制備了電流型葡萄糖傳感器，其酶的利 用效率得到很大提高。Jena等33用L 2乳酸脫氫酶、羥胺和金納米粒子制作了對 L 2乳酸鹽敏感的電流型生物 傳感器，該傳感器具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、可多次重復(fù)使用的特點(diǎn)。Huang

19、等34將葡萄糖氧化酶吸附在硫化鎘（CdS納米粒子上，研究了納米粒子對葡萄糖 氧化酶電子傳遞的促進(jìn)作用。Bai等35利用金納米粒子和介孔二氧化硅復(fù)合材料固定酶，制備了高效的電流型葡萄糖傳感器。Chandra 等36把納米金顆粒負(fù)載到功能化的介孔交聯(lián)聚合物之中，制備了可靈敏檢測過氧化 氫的修飾電極，該電極可以進(jìn)一步發(fā)展為一系列的電化學(xué)生物傳感器。納米顆粒增強(qiáng)的電化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用大大豐富了生物傳感器的研究內(nèi)容。然而對于納米顆粒在這一體系之內(nèi)所起的具體作用（例如究竟利用的是納米材料4 大效應(yīng)中的哪些效應(yīng) 還不是很清楚。本課題組針對這一問題也進(jìn)行了一定的探討。通過對一系列不同粒徑的納米顆粒修飾的葡萄

20、糖生物傳感器和不同厚度的納米 二氧化硅膜修飾的生物傳感器的性能測試研究，發(fā)現(xiàn)對于非金屬的納米顆粒而言，提 高傳感器響應(yīng)電流的途徑可能僅僅是通過增加比表面從而提高酶的有效負(fù)載量來實 現(xiàn)的37,380而對于含有金屬納米顆粒的電化學(xué)生物傳感器，我們認(rèn)為金屬納米顆粒的存在 能夠起到加速電極上電子傳遞過程的作用，從而改變電極反應(yīng)規(guī)律390這與其他課題組的結(jié)論相符14核酸適配體（aptamers是一小段經(jīng)體外篩選得到的寡核甘酸序列,能與相應(yīng)的配 體進(jìn)行高親和力和強(qiáng)特異性的結(jié)合。它的出現(xiàn)為化學(xué)生物學(xué)界和生物醫(yī)學(xué)界提供了 一種新的高效快速識別的研究平臺,并在許多方面展示了良好的應(yīng)用前景400鄭靜等利用金納米顆

21、粒標(biāo)記的核酸適配體以及被固定在磁性納米顆粒上的核酸適配體與凝血酶蛋白同時結(jié)合形成磁性顆粒P凝血酶P納米金膠的三明治結(jié),#212#化學(xué)進(jìn)展第21卷電極表面，通過檢測電極上金膠的電化學(xué)信號，實現(xiàn)對凝血酶靶蛋白的檢測。這 種生物傳感器對凝血酶蛋白具有很高的特異性識別能力 ，其檢測不受其他蛋白質(zhì)如 牛血清白蛋白等存在的干擾，可應(yīng)用于實際血漿中凝血酶的檢測。在量子點(diǎn)電化學(xué)生物傳感器方面,Liu等利用碳納米管和硫化鎘量子點(diǎn)的協(xié)同效應(yīng)研制了檢測葡萄糖氧化酶的電化學(xué)生物 傳感器。該傳感器可檢測到峰形很好的葡萄糖氧化酶的氧化還原信號，與單獨(dú)的確化鎘量子點(diǎn)或碳納米管修飾電極相比，該生物傳感器在靈敏度及穩(wěn)定性方面均

22、有顯 著改善。Jie等研究了水溶性CdS納米晶的電致化學(xué)發(fā)光(EC L o通過自組裝與金納米顆粒放大技術(shù)研制成一種新型的納米量子點(diǎn)非標(biāo) 記型ECL生物傳感器，具有重現(xiàn)性好、響應(yīng)速度快和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。該課題組 還利用硒化鎘納米品與碳納米管復(fù)合制備了無標(biāo)記的ECL免疫傳感器，對人抗體的檢測極限低至 01001ng ml -144 o雖然量子點(diǎn)與生物大分子共價結(jié)合后能實現(xiàn)超敏感的生物檢測，但是因為量子 點(diǎn)本身是一種有效的熒光標(biāo)記物，所以量子點(diǎn)在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用不如在 結(jié)合熒光分析類的傳感器中應(yīng)用廣泛。Varshney 等把抗體與磁性納米粒子的組合體系與微電極陣列耦合在一起，制備了能夠快速、

23、特異檢測食品中大腸桿菌的阻 抗型傳感器，對大腸桿菌的檢測極限低至714104FU ml -1為了實現(xiàn)對單個細(xì)菌的檢測，Lu等46經(jīng)由lift 2of f過程，把厚度為100nm的金膜制成微電極陣列，在該電極上固定 抗體后可以實現(xiàn)對單個埃希氏菌的電流檢測，并且可實現(xiàn)對細(xì)菌的現(xiàn)場監(jiān)測。納米顆粒修飾的生物傳感器是最有發(fā)展前景的傳感器之一。納米顆粒種類多，制備和形貌控制方法較為完善，與不同的生物相容材料組合而成的修飾電極，在生物 傳感器領(lǐng)域必將發(fā)揮越來越大的作用。21312納米棒、納米線電化學(xué)生物傳感器一維納米材料中氧化鋅納米棒既具有高的表面能和良好的生物相容性，又有良好的電學(xué)和光學(xué)特小生,其應(yīng)用備受

24、矚目47 0 Z hang等48用氣相沉積法制備了氧化鋅納米棒，并在其上直接固定尿酸氧化酶，構(gòu)成了新型 無電子媒介體的傳感器，具有獨(dú)特的熱力學(xué)穩(wěn)定性。接電子轉(zhuǎn)移一直是生物傳感器領(lǐng)域一項重要的基礎(chǔ)研究工作。Willner等利用共價結(jié)合在金電極上的叱咯唾咻苯釀（PQQ單分子層制備了酶電極，PQ Q作為分子導(dǎo)線在酶的活性 中心和金電極之間傳遞電子。這可認(rèn)為是納米線傳感器的早期形式之一。Rakitin等50的研究發(fā)現(xiàn)鋅、鍥、鉆等離子能夠進(jìn)入 D N A雙螺旋的中心，在一定條件下可 以穩(wěn)定D NA含有金屬離子的狀態(tài)，獲得了導(dǎo)電的D NA電線。此類金屬化的D N A仍然保持選擇性結(jié)合其他分子的能力，利用該

25、特點(diǎn)，可以開發(fā)各種遺傳畸變探測生 物傳感器。Yi等51利用硼摻雜硅納米線（SiN Ws ,制作了一種基于電流測量的小型、快速、靈敏度高的實時檢測生物和化學(xué)牛品的傳感器。Curreli等52利用In 2O 3納米線構(gòu)造了一種可對靶點(diǎn) D N A檢測的生物傳感器。Hahm等 53利用p型Si納米線制備了可對D N A進(jìn)行檢測的電化學(xué)D NA傳感器,該傳感 器檢測限可達(dá)到10f M。Sabahudin等54通過電化學(xué)刻蝕和電化學(xué)共沉淀固定化酶，制備了單根納米柏 絲生物傳感器，在對葡萄糖含量的檢測中背景電流低于110-12A,響應(yīng)時間僅為2s,檢測下限達(dá)到20L M。此種傳感器可用于監(jiān)測單個細(xì)胞內(nèi)的生

26、物 物質(zhì)（如腎上腺素、復(fù)合胺等，可用于單細(xì)胞行為研究和生理學(xué)研究。由于納米線 材料的廣泛應(yīng)用前景，相關(guān)研究工作還在不斷推進(jìn)之中55。21313碳納米材料生物傳感器碳納米管（C N T所表現(xiàn)出的許多優(yōu)良白物理性能使得對CN T修飾材料的研究成為目前電化學(xué)生物傳感器領(lǐng)域備受關(guān)注的前沿課題之一15,56。但是，CNT是由成千上萬處于芳香不定域系統(tǒng)中的碳原子組成的大分子，幾乎不溶于任何溶劑，而且在溶液中容易聚集成束，這就限制了對其化學(xué)性質(zhì)方面的研究， 也難于將它納入生物體系，大大限制了 CNT在各方面的應(yīng)用。許多研究工作就是 從改進(jìn)碳管的溶解性開始的。把碳納米管分散于 Nafion 殼聚糖等高聚物的溶

27、液 中修飾玻碳電極制備的生物傳感器，可大大提高了傳感器的響應(yīng)靈敏度和抗干擾能 力。Wang等57首先把碳納米管分散到Nafion溶液中，制備了抗干擾能力突出的電流型生物傳感器。Hrapovic 等58把碳納米管分散到Nafion溶液中，與直徑為2 3nm的柏納米顆粒復(fù)合之后修飾 玻碳電極，制備了電化學(xué)葡萄糖傳感器。這種 G C P C NT P Pt nano P G O x傳感器 對葡萄糖具有很高的響應(yīng)速度和靈 5#213#第1期楊海朋等 納米電化學(xué)生物傳感器響應(yīng)關(guān)系，靈敏度高達(dá)2111L A #m M -1,檢測極限可達(dá)015L M。 Z hang等59把碳納米管分散到殼聚糖溶液中，得到了

28、一個具有良好生物相容性的制備生物 傳感器的平臺。Liu等60在殼聚糖2碳納米管體系中固定葡萄糖氧化酶，觀察到了酶和電極之間直接電 子轉(zhuǎn)移的證據(jù)，得到了具有良好性能的葡萄糖傳感器。張凌燕等61利用層層組裝技術(shù)，將多壁碳納米管P辣根過氧化物酶P納米金固定在玻碳電 極表面，制得了靈敏度高、穩(wěn)定性好的過氧化氫生物傳感器。段大雪等62借助碳納米管以及柏納米顆粒制備了檢測葡萄糖的生物傳感器，該傳感器穩(wěn)定 性好、響應(yīng)速度快。Zeng 等用多氨基枝狀化合物修飾多壁碳納米管，制備了高效的葡萄糖生物傳感器。該課題組還把亞鐵氟化鉆與碳納米管 和殼聚糖組裝起來，利用碳納米管極佳的電子轉(zhuǎn)移能力，大大提高了亞鐵氟化鉆的氧

29、 化還原活性，制備的葡萄糖生物傳感器可以在-012V電壓下工作，避免了溶液中電活 性物質(zhì)的干擾o M anesh等采用靜電紡絲的方法，把包裹了多壁碳納米管的聚陽離子電解質(zhì)（PD D A和聚甲基丙烯酸甲酯制成納米 纖維膜,在膜上固定葡萄糖氧化酶得到了一種新型的葡萄糖傳感器，具有很寬的線性范圍和良好的選擇性、穩(wěn)定性及重復(fù)使用性能。本課題組把碳納米管分散到B 2環(huán)糊精聚合物中，也得到了穩(wěn)定的葡萄糖生物傳感器。納米碳纖維具有和碳納米管相似的機(jī)械強(qiáng)度和電學(xué)性能，也被廣泛用于電化學(xué)生物傳感器的制備。Huang等66利用靜電紡絲技術(shù)和熱處理過程把鉗納米顆粒負(fù)載到碳納米纖維上。該復(fù)合體 系經(jīng)由電化學(xué)阻抗譜和循

30、環(huán)伏安法證實具有很高的導(dǎo)電能力，并大大加快了電子轉(zhuǎn)移速率，所制備的過氧化氫傳感器在-012V工作電壓下檢測極限低至012L M。 21314納米陣列生物傳感器M iao 等67利用化學(xué)和電化學(xué)方法使叱咯單體在模板孔隙中生長，得到了與模板相應(yīng)結(jié)構(gòu)的聚叱咯微管。這種微管具有較大的比表面積，能容納大量的酶分子，并減少反應(yīng)物和 產(chǎn)物的擴(kuò)散障礙，有效地提高了酶電極的性能。Yang等利用電沉積的方法在聚碳酸酯模板上制備了柏納米陣列，柏納米電極密度為5108cm -2,所制備的葡萄糖傳感器線性范圍非常寬。Chang等利用氧化鋁模板制備了導(dǎo)電聚苯胺納米管陣列，并把低聚核甘酸探針共價結(jié)合到管上，得到了具有極高

31、靈敏度的電化學(xué)D NA與上述陣列間距可控程度較差的納米陣列傳感器不同,Lin等70 72在鍍銘的硅襯底上電沉積納米鍥粒子,用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在鍥納米粒子上生長出了低密度碳納米管陣列(電極密度低至106c m -2。該陣列的突出優(yōu)點(diǎn)在于碳納米管之間的距離可以在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，間距可以達(dá)到5L m,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳管的直徑，從而得到在實際測試中仍然保持微電極特性 的納米電極陣列。在此基礎(chǔ)上制備的低密度碳納米管陣列葡萄糖傳感器，顯示了很高的選擇性和靈敏度。但是這種間距在大范圍內(nèi)可控的納米陣列制備過程較為復(fù)雜 至今尚未見到其他有關(guān)低密度納米陣列傳感器的報道。21315片狀、層狀納米材料生物傳感

32、器層狀納米材料被認(rèn)為是周載生物分子最有潛力的材料之一73o以層狀材料為載體周載多種蛋白質(zhì)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于生物電化學(xué)和生物催化等領(lǐng)域74。Shan等75使用層狀雙氫氧化物黏土 (L D H固載蛋白質(zhì)構(gòu)建了生物傳感器，實驗結(jié)果表明 這類傳感器具有很好的電催化性能，如高靈敏度和低米氏常數(shù)等。Z hang等76使用二氧化鈦納米片和HRP分子組裝而成的生物傳感器對過氧化氫表現(xiàn)出很 好的催化性能，具檢測限低、檢測范圍寬。Xiao等77利用二氧化鈕納米片固定 HRP制備了酶傳感器，對過氧化氫的檢測極限低至0121LM 。3結(jié)束語納米技術(shù)的介入為生物傳感器的發(fā)展提供了豐富的素材，納米電化學(xué)生物傳感 器在十多

33、年發(fā)展中已經(jīng)顯示出了優(yōu)異的性能，具有巨大的生命力。納米電化學(xué)生物 傳感器具有選擇性好、靈敏度高及適于聯(lián)機(jī)化的優(yōu)點(diǎn)，并具有電分析化學(xué)不破壞測試體系、不受顏色影響和操作簡便的優(yōu)勢?？梢灶A(yù)料 ，納米電化學(xué)生物傳感器將在 疾病診斷、環(huán)境污染物在線監(jiān)測、食品安全和衛(wèi)生保健等諸多方面發(fā)揮重要作用。 納米電化學(xué)生物傳感器的發(fā)展需要不同學(xué)科背景的研究者通過相互交流來達(dá)到不斷 創(chuàng)新，最終發(fā)展出技術(shù)上能規(guī)?；a(chǎn)、成本優(yōu)勢大、集檢測和分析等多種功能于 一體的實用高效生物傳感器。參考文獻(xiàn)1董紹?。―ong S J，車廣禮（CheG L ,謝遠(yuǎn)武（Xie Y W.化學(xué)修飾電極（修訂版（C hem ical Modif

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