OMC在电化学生物传感器中的应用论文

OMC在电化学生物传感器中的应用论文

　　电化学生物传感器采用电极作为换能元件，可用于检测样品中的生物分子。现代生物传感器的概念的提出源于 1962 年，Leland C. Clark Jr 等[1]将葡萄糖氧化酶附着于氧电极，设计了第一支电流型葡萄糖酶电极，至此开启了生物传感器了的大门。作为传感器的一个重要分支，电化学生物传感器已广泛应用于免疫分析、生物代谢产物分析、生物芯片等多个领域，未来电化学传感器的发展必将受到更广泛的关注。

　　有序介孔碳热力学稳定性、导电性、催化性等性能良好，适于构建电化学生物传感器，以下主要从三个方面对 OMC 在电化学生物传感器方面的应用做简单介绍。

　　1 基于有序介孔碳-离子液体的电化学生物传感器

　　离子液体（Ionic Liquids,IL）是一种由含氮、磷的有机阳离子和无机阴离子组成的离子化合物，由于其在室温附近呈液态，故又称为室温离子液体。

　　由于其沸点高、难挥发、无污染，因而也被视为“绿色溶剂”。与大多数电解质和传统的有机试剂相比，IL 具有一系列突出的特点：室温呈液态、高沸点、难挥发、溶解能力强、溶解性和粘稠度可调控、电化学性质稳定等，自 IL 发展以来，在电化学领域得到广泛的应用.

　　Zhu 小组将石墨粉、石蜡、离子液体（1-乙-甲基咪唑乙基硫酸盐，1-ethyl-3-methylimidazoli-um ethylsulphate,[EMIM]EtOSO3）按照适当比例混合制成碳糊电极（CILE），进而将分散在 Nafion 溶液中的 OMC 修饰于 CILE 表面，制成新颖的 Nafion-OMC/CILE 修饰电极，从而构建了实现对双链 DNA 检测的电化学生物传感器。Sun 小组[8]将介孔碳、葡萄糖氧化酶（GOD）、离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate）组合成微电极，实现了对葡萄糖的有效检测，该传感器的研制为多种酶电极的开发应用提供了参考依据。Dong 小组将有序介孔碳羧基化处理后与离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluo-rophosphate）研磨，修饰于玻碳电极表面，在高浓度的抗坏血酸存在的情况下，实现了对 DA 和尿酸（UA）的电化学检测，同一溶液中，对氧化峰相近的 DA、UA、AA 三种物质能进行有效的区分。

　　2 基于有序介孔碳-壳聚糖的电化学生物传感器

　　壳聚糖是自然界含量丰富的天然高分子聚合物，其成纤成膜及粘合性良好，安全环保、可降解，且具有良好的生物兼容性，现代社会以广泛应用与农业、环境和生物等多个领域。近年来，壳聚糖在传感材料应用方面已较迅速的发展.

　　目前，基于有序介孔碳和壳聚糖的传感器已经实现对许多生物分子的检测。例如，Erhui 等[13]研制了纳米复合物沉积的印刷电极，纳米复合物由石墨化的介孔碳、麦尔多拉蓝（meldola's blue）、乙醇脱氢酶 （ADH） 和辅烟酰胺腺嘌呤核苷酸 （NAD+）的壳聚糖溶液组成，该传感器对 NADH 有显着的催化作用，且选择性高，对生物体内常见的干扰物质DA、UA、AA、过氧化氢和多种金属离子均无明显的电化学响应。Lin 等[14]将纳米金功能化介孔碳，通过二者的协同作用，放大了电化学响应信号，借助于石墨烯和壳聚糖的修饰的玻碳电极及固定癌胚抗原抗体，成功实现了对癌胚抗原的探测，在最佳实验条件下，该免疫传感器的线性范围为 0.05 pg/mL ~ 1 ng /mL,最低检测限低至 0.024 pg/mL,该传感器的放大信号设计在对其它分析物的超灵敏检测具备较大的潜力。Feng 等[15]通过壳聚糖将有序介孔碳（CMK-3）固定在玻碳电极表面，然后通过层层自组装作用将血红蛋白修饰于上一步修饰电极表面，构建了（Hb/CMK-3）n 敏感膜，该膜在 pH 7.0的溶液中，于-377 和-296 mV 出现一对稳定的氧化还原峰，经过检测，可实现对双氧水（H2O2）的检测。

　　3 基于有序介孔碳-导电聚合物的电化学生物传感器

　　导电聚合物具有三维网络空间结构，能够提供许多可利用的势场，其高浓度的活性基，不仅可以提高电化学响应，同时有利于电催化，与此同时，导电聚合物还具有稳定的机械、化学和电化学性能，制备简便的优点。经过掺杂，导电聚合物可给出或接受电子，从而具有氧化还原催化功能，常作为电催化剂或载体。现如今，导电聚合物已迅速发展成为化学修饰电极的研究热点[16]之一。

　　近年来，基于有序介孔碳和导电聚合物的传感器在对生物分子检测方面已有了显着的进展。例如，Luo 等[17]在玻碳电极表面修饰薄的聚脯氨酸功能化的有序介孔碳材料，为天然雌激素的传感检测提供的一个新的平台。该传感器对女性血清样品中的雌激素进行了实际样品检测，结果令人满意。Lu 小组[18]将 OMC 与聚中性红构建的复合材料修饰于电极表面，构建传感器电化学性能稳定，对 NADH 和2-巯基乙醇有良好的电化学响应。Dai 等[19]利用葡萄糖氧化酶为中介体，以聚合物 4-羟基丁基丙烯酸酯为粘合剂，探讨了介孔碳构成的丝网膜印刷电极对葡萄糖的电化学响应。

　　有序介孔材料比表面积高、孔容大、孔径可调、形貌可控、孔道结构有序，独特的结构将在电化学生物传感器方面发挥更大的作用。

　　参考文献：

　　[1] Clark L. C., Jr., Lyons C. Electrode systems for continuous monitoring incardiovascular surgery [J]. Annals of the New York Academy ofSciences, 1962, 102: 29-45.

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　　[3] Li Jishan, Wu Zhaisheng, Wang Hua, etc. A reusable capacitiveimmunosensor with a novel immobilization procedure based on1,6-hexanedithiol and nano-au self-assembled layers [J]. Sensors andActuators B: Chemical, 2005, 110（2）： 327-334.

　　[4] Brahim Sean, Narinesingh Dyer, Guiseppi-Elie Anthony. Polypyrrole-hydrogel composites for the construction of clinically importantbiosensors [J]. Biosensors and Bioelectronics, 2002, 17（1–2）： 53-59.

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　　[7] Sun Wei, Guo Chun Xian, Zhu Zhihong, etc. Ionic liquid/mesoporouscarbon/protein composite microelectrode and its biosensing application[J]. Electrochemistry Communications, 2009, 11（11）： 2105-2108.

　　[8] Dong Junping, Hu Yanyan, Zhu Shenmin, etc. A highly selective andsensitive dopamine and uric acid biosensor fabricated withfunctionalized ordered mesoporous carbon and hydrophobic ionic liquid[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2010, 396（5）： 1755-1762.

　　[9] Zeng Defang, Shi Yafei. Preparation and application of a novelenvironmentally friendly organic seed coating for rice [J]. Journal of theScience of Food and Agriculture, 2009, 89（13）： 2181-2185.

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