納米顆粒在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用研究

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1、納米顆粒在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用研究　　摘要：納米技術(shù)介入生物傳感器的研究領(lǐng)域具有非常重要的意義。簡(jiǎn)要介紹了電化學(xué)生物傳感器的工作原理，著重討論了納米顆粒在電化學(xué)生物傳感器中的研究進(jìn)展，并論述了這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。　　關(guān)鍵詞：納米顆粒;電化學(xué)生物傳感器;酶電極　　　　1引言　　　　生物傳感器是用固定化的生物活性成分為敏感元件與適當(dāng)?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換器件結(jié)合而成的傳感裝置,用以測(cè)定一種或幾種分析物的含量。生物傳感器是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，是一種全新的檢測(cè)技術(shù)，在生命科學(xué)、臨床診斷、環(huán)境監(jiān)控以及過(guò)程控制等各種領(lǐng)域都有所應(yīng)用。生物傳感器與傳統(tǒng)的檢測(cè)手段相比，具有高專一性和靈敏度，響

2、應(yīng)時(shí)間快的明顯優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求仍有一定差距。　　納米技術(shù)主要是針對(duì)尺度為1~100nm之間的分子世界的一門技術(shù)，是21世紀(jì)最前沿的兩大學(xué)科之一。納米顆粒處在宏觀體系和微觀體系之間的過(guò)渡區(qū)域，是由數(shù)目極少的原子或分子組成的原子群。納米顆粒的特殊結(jié)構(gòu)使其具有微尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，并由此引起力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和化學(xué)活性等方面的特殊性質(zhì)。它具有比表面積大、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力強(qiáng)、表面活性高等優(yōu)點(diǎn)而被用于電化學(xué)生物傳感器的研究，以提高靈敏度和縮短反應(yīng)時(shí)間。　　　　2電化學(xué)生物傳感器　　　　電化學(xué)生物傳感

3、器是以酶、微生物、抗原或抗體、細(xì)胞、動(dòng)植物組織為敏感膜，以將生物量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電化學(xué)電極為轉(zhuǎn)換器組成的裝置。根據(jù)其產(chǎn)生電信號(hào)的類別，可分為電流型和電位型兩大類。目前研究較多的是各種酶電極。　　酶電極就是利用酶對(duì)生化反應(yīng)催化的單一性目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。在絕大多數(shù)情況下,生物酶會(huì)保持極大的選擇性。通常在生物酶的催化下發(fā)生如下的生化反應(yīng)：　　　　式中，S1為目標(biāo)物，S2為媒介物，P1為生成物1，P2為生成物2。當(dāng)目標(biāo)物S1的濃度不能被直接檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)檢測(cè)媒介物S2的減少量(或P1、P2的生成量或生成速度)來(lái)獲得目標(biāo)物的濃度。　　　　3研究現(xiàn)狀　　　　

4、3.1納米顆粒用作抗干擾劑　　長(zhǎng)期以來(lái)，減小共存電活性物質(zhì)，特別是抗壞血酸(AA)的干擾是葡萄糖生物傳感器研究的重點(diǎn)。最近，研究人員將MnO2納米顆粒溶于殼聚糖溶液中，電沉積在葡萄糖氧化酶(GOD)修飾的電極表面，形成一層氧化物薄膜。這樣制得的生物傳感器可以很好地消除AA的干擾，而對(duì)葡萄糖的測(cè)定沒(méi)有影響。　　3.2納米顆粒標(biāo)記　　許多　　4發(fā)展趨勢(shì)　　　　近年來(lái)，將各種納米顆粒應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器的研究，正引起人們極大的興趣，并使傳感器技術(shù)獲得巨大進(jìn)步。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米顆粒以其吸附能力強(qiáng)、生物兼容性好、催化效率高等優(yōu)良性質(zhì)，在生物標(biāo)記、放大信號(hào)、消除干擾和

5、多種酶的固定化技術(shù)中得到了廣泛地應(yīng)用：大幅度提高了檢測(cè)的靈敏度，縮短了響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物的實(shí)時(shí)檢測(cè)；延長(zhǎng)了一些酶電極的使用壽命，降低了成本；同時(shí)使儀器向微型化發(fā)展成為可能。　　但也不難看出，目前的研究工作僅在少數(shù)幾種物質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)中取得了良好的結(jié)果，而且所使用的納米顆粒的種類也很有限。為了最大程度地保持酶的生物活性，延長(zhǎng)酶電極的使用壽命，進(jìn)一步提高生物傳感器的靈敏度和響應(yīng)電流，縮短相應(yīng)時(shí)間，在納米制備方法的改進(jìn)、各種形式的有機(jī)或無(wú)機(jī)納米材料的應(yīng)用、特殊結(jié)構(gòu)和材料的電極的研制等方面，仍有較大的發(fā)展空間，有待于科學(xué)工作者進(jìn)行更深入地研究，以期制造出綜合型、智能型的納米儀

6、器。　　　　參考