基于金基纳米粒子修饰的生物传感器研究进展

重点介绍了金铂、金银等合金纳米粒子在修饰过氧化氢生物传感器、免疫生物传感器、葡萄糖生物传感器及DNA生物传感器中的应用.金基合金纳米粒子修饰的生物传感器对降低过电位、促进电子传递、提高检测灵敏度和选择性以及保持生物酶活性具有良好的效果.展望了金基纳米粒子在生物传感器领域应用的发展前景.     

纳米生物传感器的研究进展

本文简要概括了纳米材料在生物传感器中的应用，综述了近年来各类纳米生物传感器的研究进展，包括纳米颗粒生物传感器，纳米管生物传感器，纳米线、纳米棒生物传感器、纳米纤维生物传感器。     

纳米材料在SPR生物传感器中的应用进展

目的研究纳米材料在SPR生物传感器中的应用进展。方法介绍表面等离子共振(SPR)原理和近几年来纳米材料在SPR生物传感器中的应用研究现状,并重点综述常见的几种纳米材料(包括金纳米粒子、金纳米棒、银纳米粒子、磁纳米粒子、石墨烯和量子点)在SPR生物传感器中的应用新进展。结果 SPR生物传感器是对表面折射率变化敏感的一项分析技术,然而,传统的SPR传感器无法检测极小的折射率变化,这就阻碍了其在超灵敏检测中的应用。结论采用纳米材料提高SPR检测灵敏度和特异性是SPR技术发展的必然趋势。     

微生物传感器的原理,制备及应用

介绍了新型生物传感器─—微生物传感器，并对其分类、原理、制备及应用进行了综述。它比其它生物传感器制备简单、成本低廉、稳定性好、使用寿命长，在工业生产、生物医学、环境科学及临床医学等科学技术领域得到了应用。     

基于壳聚糖-纳米金粒子的生物传感器的构造与应用研究进展

对近年来基于壳聚糖-纳米金粒子的生物传感器的构造与应用研究进行了回顾与总结.在结合纳米金粒子独特的物理化学特性和壳聚糖良好的生物相容性,壳聚糖与酶及纳米金粒子等良好的结合能力特性基础上,通过不断改进电极结构,使用层-层复合技术以及添加碳纳米管或纳米金丝的方法,能构造出具有很高灵敏度和检测极限的纳米复合材料生物传感器.通过改变结合酶的品种,可以获得具有不同检测环境和检测物质适应性的生物传感器.对生物传感器的应用也进行了相应的总结.     

纳米生物传感器的制备及其在直接电化学中的应用研究进展

基于国内外最新研究进展,系统综述了近年来纳米生物传感器的制备及在直接电化学中的应用研究.着重介绍了纳米生物传感器几种较重要的制备方法,并分析了它们的优缺点;概述了不同纳米生物传感器在直接电化学中的应用及其特点;并对纳米生物传感器的制备方法与应用研究的发展进行了展望.     

一维纳米阵列制备及其在电化学生物传感器中的应用

电化学生物传感器是一种高效、准确检测物质浓度的一种手段,在过氧化氢、尿酸、葡萄糖、胆固醇、硝酸盐以及DNA等物质的检测中取得了丰硕的科研成果。采用一维纳米阵列为基体构筑电化学生物传感器可以改善其综合性能,获得良好的可重复性、较高的灵敏度、较低的检测极限等。本文综述了在过去五年时间内一维纳米阵列的主要合成方法,回顾和总结了近年来基于一维纳米阵列的各种电化学生物传感器的研究进展。     

用单壁纳米碳管制备葡萄糖生物传感器的研究

以单壁纳米碳管为代表材料,对利用纳米碳管制备葡萄糖生物传感器中纳米碳管的作用和纳米碳管修饰电极的方法、酶的固定化方法及电极种类等因素对传感器性能的影响进行了研究.研究结果表明,纳米碳管的加入能有效地改善传感器的电化学性能,利用二茂铁和单壁纳米碳管共同修饰电极所制得的传感器的性能要好于仅用单壁纳米碳管修饰电极制得的传感器.在酶的固定化方法中,戊二醛交联法要略好于明胶包埋法;而利用铂电极制备出的生物传感器对葡萄糖的响应电流要明显高于利用金电极和玻碳电极制备出的生物传感器.这些结论对于开发纳米碳管在生物传感领域及生命科学相关领域的应用有参考价值.     

金属纳米颗粒在表面等离激元共振生物传感器上的应用

文章研究不同形状和长径比的金属纳米颗粒应用在表面等离激元共振（SPR）生物传感器中对传感信号的影响,自制金属纳米颗粒并进行物理表征,以金纳米颗粒与抗兔IgG进行生物偶联,利用自制角度检测型SPR生物传感器对兔IgG抗体进行检测,结果表明,金属颗粒的形状和长径比对SPR传感器的共振角都有影响,金纳米棒能够明显提高SPR生物传感器的检测灵敏度。     

细菌视紫红质在生物传感器中的应用进展

生物传感器是生物敏感材料、理化换能器与电信号放大装置等多学科交叉的综合集成技术装置.典型的生物传感器以特异性感知的生物活性材料作为敏感元件,结合基于微电子器件的物理化学换能器和调理电路,实现生物敏感信息的电信号转换及放大.换能器的灵敏度、抗干扰能力等因素直接影响生物传感器的性能.从嗜盐菌中提取的细菌视紫红质是一种具有良好光敏特性的生物材料,可直接将光信号转化成电信号,从而实现将敏感元件和换能器合二为一的功能,已广泛应用于多种生物传感器中.细菌视紫红质的感光灵敏度和稳定性适用于开发具有颜色灵敏度的光传感器,最早的应用方向是人工视网膜;其光敏感和换能一体化特性可实现使用单个传感元件进行光学运动检测的功能,应用可扩展到运动传感领域.除了在视觉传感领域的应用,细菌视紫红质在病原体检测、水体pH检测、细胞膜电位检测等领域均表现出良好的灵敏性、稳定性和特异性.其不仅在生物传感领域具有应用价值,而且为半导体传感方法的研究提供了新途径.本文在简述细菌视紫红质的质子泵和光电响应特性等基本功能的基础上,阐述了细菌视紫红质构建生物传感器的应用进展,分析了不同传感器的特点,以期为细菌视紫红质的机理及其应用研究提供参考.     

用于新型冠状病毒检测的纳米材料及生物传感技术

新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)疫情大流行引起全球对此重大突发公共卫生事件的高度关注。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)经过多次突变,出现传染速度加快、免疫逃逸、隐匿性传播等特性,令防控形势至今仍异常严峻。对患者的早发现、早隔离仍然是目前最有效的防控措施。因此,迫切需要快速、高灵敏的检测手段来甄别此病毒,以便及早识别感染者。本文简要介绍了SARS-CoV-2的一般特征,并针对核酸、抗体、抗原及病原体作为检测靶标的不同检测手段及最新进展进行分类概述;对一些光学、电学、磁学以及可视化的新型纳米传感器在SARS-CoV-2检测技术上的应用进行了分析。鉴于纳米技术的应用在提高检测灵敏度、特异性以及准确率上具有优势,本文详细介绍了新型纳米传感器在SARS-CoV-2检测中的研究进展,包括表面增强拉曼基生物传感器、电化学生物传感器、磁纳米生物传感器以及比色生物传感器等,并探讨了纳米材料在新型生物传感器构建中的作用和挑战,为纳米材料研究人员开发各种类型的冠状病毒传感技术提供思路。     

纳米颗粒对葡萄糖生物传感器性能影响的研究

制备了纳米金颗粒和纳米铜颗粒，分别用以修饰葡萄糖生物传感器，并选用丝网印刷金电极测试研究了纳米颗粒对葡萄糖生物传感器性能的影响。结果表明：纳米铜颗粒不能增强葡萄糖生物传感器的响应电流，并且延长了其响应时间；纳米金颗粒增强了葡萄糖生物传感器的响应电流，缩短了其响应时间，提高了其抗干扰性，但不能拓宽其检测的线性范围，并且响应电流受工作电压的影响较大；随着工作电压的下降，响应电流迅速下降，与未修饰葡萄糖生物传感器响应电流下降趋势一致。     

基于纳米仿生酶构建电化学生物传感器用于活性氧检测

活性氧是一类存在于人体内性质活泼的含氧物质的总称,紫外线、化学药品以及大气污染等都可以诱导人体内活性氧的产生.活性氧涉及多种生理和病理过程,是阿尔茨海默病、帕金森病、癌症等多种疾病的信号分子,活性氧浓度的检测可以预测这些疾病.但活性氧半衰期短,活细胞释放量少,因此,快速准确地检测活性氧浓度对疾病的诊断和预防至关重要.电化学生物传感器具有操作简单、响应快、成本低、易于微型化等优点,适用于实时原位检测活性氧.它作为一种重要的活性氧检测平台而受到研究者们的密切关注.传感材料是电化学生物传感器的核心部分,决定着传感器的灵敏度、响应速度、线性范围和检出限.因此,合理设计传感材料是构建高性能活性氧电化学生物传感器的重要环节.纳米仿生酶因其独特的催化活性、选择性及稳定性,近年来被广泛用于构建活性氧电化学生物传感器.作为两种典型的纳米仿生酶,普鲁士蓝和磷酸锰受到研究者的关注.其中,普鲁士蓝因具有较高的过氧化氢催化活性和选择性,被称为"人工过氧化物酶",一般用于检测过氧化氢.磷酸锰是一种独特的锰盐,可通过歧化反应从水溶液中快速去除超氧化物,一般用于检测超氧负离子.为提高上述两种纳米仿生酶的导电性、催化活性和稳定性,研究者一般将它们与高导电性材料复合,并通过调控纳米仿生酶尺寸和增加附着量等手段制备高效复合材料.本文围绕上述两种典型的纳米仿生酶(普鲁士蓝和磷酸锰),总结了其相关电化学生物传感器在活性氧检测中的研究进展.首先介绍了两种典型纳米仿生酶及其复合材料的制备方法和物化特性,然后概括了它们分别在过氧化氢和超氧负离子电化学生物传感器中的最新进展,特别是对其物化特性和检测性能的关系进行了相关分析.此外,本文还展望了上述两种纳米仿生酶的未来发展前景,对其基础研究和实际应用所面临的挑战给出了一些建议.     

生物传感器及其在食品检测中的应用进展

随着人们对食品安全重视程度的不断加大,食品安全检测发展十分迅速。在食品安全检测中,传感器检测技术是一项快捷、灵敏以及低廉的食品安全检测技术,由于其存在如上优点,生物传感器已经逐渐发展成为农副产品质量快速检测与鉴定的一个研究重点。本文主要基于生物传感器的基本概念、基本工作原理,着重阐述了生物传感器发展的三个阶段,综述了生物传感器在食品安全检测之中的应用情况,并对其未来的发展提出一些建议。     

基于有机薄膜晶体管与有机电化学晶体管的生物传感器研究进展

生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术,在国民经济的各个领域如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有着重要应用。生物传感器选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低,可在复杂的体系中进行在线连续监测,特别是具有高度自动化、微型化与集成化的特点,其在近几十年获得了蓬勃而迅速的发展。在生物传感器领域,有机电子器件具有广阔的应用前景,特别是在低成本、一次性、便携、柔性弯曲等方面,有机电子器件显示出无可比拟的优势。在有机电子学领域,引起广泛关注和研究的包括有机薄膜晶体管(Organic thin film transistors,OTFTs)生物传感器和有机电化学晶体管(Organic electrochemical transistors,OECTs)生物传感器两种技术。其中,OTFTs生物传感器采用全固态薄膜制备,由于其制备工艺简单且可与传统半导体加工工艺相兼容,因而方便集成。此外,OTFTs生物传感器的检测单元多样化,不仅限于有机半导体层,其栅极和源漏电极都可用作生物检测。目前,在该生物传感器中已成功应用的高性能有源层材料有并五苯(Pentacene)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)和聚苯胺(PANI)等。研究工作包括DNA表面固定方法改进、传感器结构设计与灵敏度优化、新型扩展栅极结构等。由于大多数检测在非溶液体系中进行,其检测的便捷性和灵敏度受到了一定限制。为了解决溶液体系下的检测问题,OECTs生物传感器被提出。该传感器不仅具有工作电压低(一般小于1 V)、电化学活性强以及可在溶液环境下工作等优点,而且其沟道与栅极的距离可按需调节。OECTs生物传感器的出现为发展高灵敏、高特异性的生物分析检验方法注入了活力。目前,OECTs生物传感器已成功应用于脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)、抗原和细菌等物质的检测。虽然微流控系统的OECT传感器阵列也已成功检测葡萄糖和乳酸,但考虑到其实际制备过程以及检测环境,OECTs传感器在集成方面的发展较为困难。本文归纳了基于OTFTs和OECTs两种类型生物传感器技术及其发展现状。根据检测物质分类,本文对两种生物传感器在葡萄糖、DNA、抗体抗原、细胞、多巴胺等生物检测应用中进行了详细描述,介绍了其传感机制和检测能力。预计随着有机电子技术的发展,有机晶体管将会在生物检测方面发挥更为重要的作用。     

印刷电子技术在生物传感器中的应用

生物传感技术是生物学、化学、物理学和信息科学等的交叉学科,已发展成为一个十分活跃的研究领域。生物传感器经过50年的发展,开始在医学、制药、环境监测、国防和安全等许多领域得到应用。印刷电子技术是将现代印刷技术与微电子技术相结合来制造电子器件的前沿技术,是实现大批量制备生物传感器的最佳方法之一。介绍了生物传感器的研究历程、器件的结构、类型及传感机理,重点总结了应用于不同生物传感器的纳米导电材料、介体物质、印刷油墨和作用原理的研究进展,以及丝网印刷、喷墨打印、微接触印刷及卷对卷印刷等技术在制作生物传感器方面各自的优势和特点。     

基于碳纳米管复合物的电化学生物传感器研究进展

新型碳纳米管复合物的开发及其在电化学生物传感器中的应用是近年来材料学和分析领域的研究热点.介绍了碳纳米管复合物在电化学生物传感领域的研究发展,重点对碳纳米管与纳米颗粒、聚合物及离子液体复合材料在电化学生物传感中的应用进行了论述.     

纳米材料过氧化物模拟酶在比色分析及电化学传感器中的应用

纳米材料模拟酶与天然酶相比,稳定性好,反应活性较高,易于对各类功能分子或蛋白质等进行修饰和标记,能够方便地应用于生物分析检测中.近几年,国内外的研究人员制备出各种各样的新型纳米材料模拟酶用于过氧化氢、葡萄糖、癌症标志物的检测.简要总结了近年来国内外磁性纳米粒子、金属纳米粒子、纳米合金等纳米材料模拟酶在比色分析及电化学传感器中应用的研究进展.     

基于局域表面等离子体共振效应生物传感器的制备方法及应用

金属纳米颗粒表现出来的局域表面等离子体共振效应被广泛应用于生物传感器领域.综述了局域表面等离子体共振效应的基本原理,对比了局域表面等离子体和表面等离子体的异同,详细介绍了胶体化学平板印刷术、电子束光刻法、聚焦离子束光刻法、纳米球光刻术等多种金属纳米颗粒阵列和图形制备技术、特点及应用,分析了局域表面等离子体共振生物传感器的应用前景、现存问题及其解决途径.     

生物传感器及其在环境分析中的应用

本文介绍了生物传感器的基本结构和分类,在讨论酶传感器、微生物传感器、免疫和光纤生物传感器、细胞和组织传感器、场效应晶体管生物传感器、压电晶体管生物传感器的基础上,综述生物传感器在环境监测领域的应用和发展,其中包括水环境、大气环境、土壤环境等各个方面,并展望了环境监测生物传感器的发展方向。