基于过渡金属氧化物纳米材料的无酶葡萄糖传感器研究进展

近几十年葡萄糖传感器的发展取得了巨大进展,如今已经进入无酶葡萄糖传感器的发展阶段。介绍了无酶葡萄糖传感器的机理,综述了过渡金属氧化物纳米材料NiO、CuO、Co3O4、ZnO等在无酶葡萄糖传感器方面的研究进展,并对无酶葡萄糖传感器的发展趋势进行了展望。     

基于碲膜置换制备粗糙金电极的无酶葡萄糖 电化学传感器

高粗糙度薄层贵金属纳米结构的界面组装对研制高性能的电化学传感器具有重要意义。以玻碳电极(GCE)上电沉积锯齿状形貌的半导体碲(Te)膜为模板,再将其与HAuCl_4进行原电池置换反应,制备了条棒状的粗糙Au薄膜修饰电极(AuTe-R/GCE)。在碱性环境中采用循环伏安法研究了AuTe-R/GCE对葡萄糖的电催化氧化性能,并藉此构建了无酶葡萄糖电化学传感器。结果表明,与普通的镀金GCE(Aucon/GCE)和裸Au电极相比,AuTe-R/GCE对葡萄糖的电催化氧化活性更高;在最优条件下,采用恒电位计时安培法检测了葡萄糖浓度,AuTe-R/GCE对葡萄糖的线性检测范围(LDR)为0.01～2.00 mmol·L~(-1),灵敏度为3.8 mA·mmol~(-1)·cm~(-2),检测下限(LOD)为55 nmol·L~(-1);且该无酶葡萄糖电化学传感器抗干扰能力强,稳定性好。以半导体碲膜制备特定形貌与高粗糙度薄层纳米Au的方法具有简便、快捷和低成本等优点,有望在高活性纳米电催化剂的界面组装及其电化学性能研究中被广泛应用。     

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。     

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.     

CuO-NSG的制备及其在非酶葡萄糖传感器中的应用

采用氮和硫共掺杂石墨烯(NSG)作为固定CuO纳米颗粒的新型载体材料,并将获得的CuO-NSG作为电催化葡萄糖氧化(EGO)的催化剂应用于非酶葡萄糖传感器,解决EGO催化剂的稀缺性和高成本性。结果表明,NSG赋予CuO-NSG大的表面积,且NSG和CuO之间存在强界面耦合。由于NSG的显著效果和NSG与CuO的协同效应,CuO-NSG显示出比CuO和CuO-还原氧化石墨烯(RGO)更高的EGO活性。基于CuO-NSG的传感器显示出优异的葡萄糖感测性能,表现出1722μA·mmol·L~(-1)·cm~(-2)的高灵敏度和0.07μmmol·L~(-1)的低检测限及在实际样品分析中的选择性、再现性、稳定性和可行性的良好检测性能。     

复合材料应用于无酶电化学生物传感器的研究进展

综述了近年来各种新型复合材料在无酶电化学生物传感器应用方面的研究与进展。重点介绍和归纳了离子液体、纳米材料(金属及其金属氧化物纳米材料、碳纳米材料、钙钛矿纳米材料)的研究现状及其在无酶电化学生物传感器上的应用,并对复合材料实际应用于无酶电化学生物传感器方面的未来发展及所存在的问题做了展望。     

纳米铂颗粒在酶生物传感器中的应用研究

采用硼氢化钠作为还原剂制备纳米铂颗粒,并分别用羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基纤维素(HPC)、聚丙烯酸(PAA)为保护剂,提高纳米铂溶胶的稳定性。将制备的纳米铂颗粒与聚乙烯醇缩丁醛构成复合固酶膜基质,用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶,构建葡萄糖生物传感器。实验表明,纳米铂颗粒可以大幅度提高固定化酶的催化活性。在葡萄糖浓度为10mmol／L的溶液中,响应电流从318nA／cm^2提高到13657nA／cm^2。探讨纳米颗粒效应在固定化酶中所起的作用,并分析不同条件对酶电极响应灵敏度的影响。     

石墨烯葡萄糖传感器研究进展

正一、石墨烯在生物医药领域的应用石墨烯,一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的炭质新材料,作为新型的二维原子晶体,以其超高的比表面积(单层石墨烯比表面积理论计算为2 630m2/g)、优异的电子迁移率〔(20 000cm2/(V·s)〕、高的热导率〔导热系数高达5 300W/(m·K)〕、超强的力学性能和良好的生物相容性,成为了科学界以及产业界研究和     

三维过渡金属材料在非酶葡萄糖电化学传感器中的研究进展

非酶电化学传感器因其灵敏度高、稳定性强、价格低廉等优点受到广泛关注,将非酶电化学传感器应用于葡萄糖浓度的检测对于医疗健康具有重要的意义.三维过渡金属电极材料具有独特的网络结构,能够提供足够的催化活性位点和扩散通道,确保了电极的灵敏度和稳定性.综述了常见三维过渡金属电极的类型、特点及其在非酶葡萄糖电化学传感器中的应用.最...     

二维CdO纳米棒的制备及其用于葡萄糖传感器的可行性

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板采用静电纺丝法并结合高温煅烧制备出二维CdO纳米棒,用SEM、TGA、DSC、FT-IR及XRD等手段对产物的形貌和结构进行了表征.结果表明,所得纳米棒为纯度较高的CdO,呈互相粘连的二维平面薄膜和多孔结构形貌.这种形貌的生成与聚合物的熔融分解有关.用这种材料修饰玻碳电极并检测了对葡萄糖...     

基于Pd/Fe3O4/rGO纳米复合材料的H2O2无酶传感器

环境监测、食品工业、临床、制药等领域对过氧化氢(H_2O_2)的快速、准确检测有极大的需求,而电化学检测方法由于灵敏度高、响应快、检测限低等特点被认为是最理想的H_2O_2检测方法.本文利用电化学沉积的方法将Pd纳米颗粒沉积到四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/rGO)纳米复合材料修饰的玻碳电极表面,形成基于新型磁性纳米复合材料的H_2O_2无酶传感器;并采用循环伏安和计时安培电流等方法对修饰电极的电化学性能进行了表征.结果表明:制备的Pd/Fe_3O_4/r GO/GCE对H_2O_2的催化还原显示出较好的电催化活性,Pd纳米颗粒和Fe_3O_4/rGO在催化H_2O_2还原的过程中表现出了良好的协同作用.测定H_2O_2的线性范围为0.05~1 m M和1~2.6 m M两段,最低检测限达到3.918μM(S/N=3).并且该传感器具有较高的灵敏度和较好的重现性和抗干扰性,具有一定的实际应用价值.     

基于二氧化硅球腔阵列的葡萄糖传感器研究

在二氧化硅球腔阵列电极上,通过电沉积普鲁士蓝和直接吸附葡萄糖氧化酶,制备了一种新型葡萄糖生物传感器。该传感器对酶催化反应产物过氧化氢的选择性催化还原特性可实现对葡萄糖的检测,实验结果表明,传感器的最佳工作电位是－0．3V,测试溶液的最佳pH值为6．0。在选定的工作条件下,传感器的线性范围为2．49×10-5－2．42×10-3mol／L,检测极限值为7．2×10-6mol／L（S／N=3）,米氏常数为1．136mmol／L。该方法制备的生物传感器能有效降低干扰,具有潜在的应用价值。     

金属与非金属纳米颗粒增强葡萄糖生物传感器

为了提高葡萄糖传感器的灵敏度和抗干扰性,利用纳米增强效应,以Au、Ag、Pt、SiO2纳米颗粒及金属-无机复合纳米颗粒与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成复合固定酶膜基质,采用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶(GOD),组成葡萄糖生物传感器.研究表明,纳米颗粒可以大幅度地提高固定化酶的催化活性,增加电极的电流响应灵敏度,改进生物传感器的抗干扰性能,使信噪比提高了32倍.     

基于花状MoS2微米材料的葡萄糖生物传感器的制备及其性能研究

本研究采用水热法制备了花状MoS₂微米材料, 将其作为电极构建葡萄糖生物传感器, 并研究了相关性能。结果表明: 水热法制备的MoS₂呈花状, 具有较好的结晶质量, 尺寸约为3.6 μm, 比表面积约为9.646 m²/g; MoS₂电极具有优良的电催化活性, 且电阻抗较小, 使得传感器对葡萄糖具有较好的响应。葡萄糖检测结果表明, 该传感器在0~20 mmol/L范围内, 氧化峰电流与葡萄糖浓度呈良好的线性关系, 相关系数(R)为0.9653, 灵敏度为262 μA•L/mmol。     

葡萄糖传感器与钾离子选择电极的集成

用微机械加工技术制备了微型葡萄糖传感器和钾离子选择电极并将它们集成于同一芯片上。本文设计的锥形微腔陈列结构提供了大批量生产多功能集成生物和化学传感器的可能性。     

水热法制备纳米片状氧化镍及其对葡萄糖的电化学检测

以聚乙二醇为表面活性剂,采用水热法制备纳米片状Ni O,并用于电化学检测葡萄糖。通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分别对所得产物的结构和形貌进行表征。TEM结果表明,所得产物为超薄片状结构Ni O,其大小在50nm左右。采用循环伏安法(CV)研究纳米片状Ni O修饰电极在Na OH溶液中的电化学行为。结果表明,该电极对葡萄糖具有良好的电催化氧化性能,它对葡萄糖响应的线性范围为2.58×10-6~7.71×10-3mol/L,检出限为0.5μmol/L(S/N=3)。     

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.     

纳米ZnO基葡萄糖生物传感器

近年来,随着纳米材料的合成工艺与表征技术的飞速发展,研究者们将目光更多地集中在利用功能纳米材料提升生物传感器的性能。在众多纳米材料中,氧化锌(Zn O)被视为是极具潜力的候选者之一。这是由于Zn O丰富的纳米结构与形貌(例如:颗粒、线、棒、针、管、带、四针状、花状等)、极大的传感表面积、高化学稳定性、直接带隙宽禁带(3.37e V)、高激子束缚能(60me V)、高电子迁移率(210cm2/Vs)、优异的压电及紫外防     

银耳状钼酸铋纳米花的合成及其锂离子电池性能研究

采用一种简单的溶剂热方法,成功制得具有银耳状的多层级钼酸铋纳米花材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等测试手段对其物理性质进行了表征。以钼酸铋为锂离子电池负极活性物质,通过循环伏安,交流阻抗和恒电流充放电对钼酸铋的电化学性能进行测试,结果显示在电流密度为20mA/g的条件下,钼酸铋的首次放电比容量达177.8mAh/g,循环30周期后库伦效率仍保持在100%左右。