纳米材料用于构建新型电化学生物传感器的研究进展市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、纳米材料用于构建新型电化学生物传感器研究进展主讲人：邢欢欢第1页一：金属纳米材料二：碳纳米管三：纳米氧化物第2页纳米金制备简单、性状稳定、电子传递效率良好，生物相容性良好，而且易于进行表面化学修饰，所以，利用纳米金与生物分子进行组装并介导电子传递，是构建电化学生物传感器良好方案。Willner课题组3于在Science 上发表文章介绍了纳米金经典应用。他们将葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOD) 辅基FAD 修饰到纳米金表面，再经过双巯基化合物连接将FAD 修饰纳米金固定到金电极上。当引入脱辅基GOD 后，因为FAD 与酶特异结合，完整GOD能够最大程度地保持其原有结构和活性而

2、组装到电极表面，从而催化葡萄糖氧化。第3页维尔纳课题组经典试验第4页第5页近年来，基于纳米金与GOD 所构建各种葡萄糖生物传感器层出不穷，并发展出了一系列优异试验设计方案。比如，Sun 等发展了GOD 在纳米金表面共价固定5以及基于层层组装技术(layer-by-layer，LBL) 多层设计6，Ju 等7发展了掺入GOD 和纳米金颗粒碳糊电极，Chen等8发展了壳聚糖和纳米金联合利用。除此之外，人们有合成了如H2O2、含磷杀虫剂、胆固醇、免疫球蛋白等各种酶类传感器。为农业、医药等领域做出了巨大贡献。纳米银、铂与金性质相同。第6页碳纳米管（carbon nanotubes，CNTs)自从199

3、1年首次被报道以来， 能够说是被研究得最多纳米材料。对其理化性质深入了解，以及对其功效不停开拓，为其在生物传感器构建中广泛应用打下了基础。与纳米金一样， CNTs一样也具备极好电子传递能力、蛋白质高负载能力以及良好生物相容性，而且，因为CNTs 本身物质基础就是碳，所以其功效化将更为方便和多样。另外，因为CNTs为一维纳米材料，意味着CNTs在电极表面组装将展现网络状，所以，非常有利于蛋白质固定。第7页图4 (A) 葡萄糖氧化酶修饰单壁碳纳米管原子力显微镜照片；(B) 葡萄糖氧化酶-单壁碳纳米管共修饰玻碳电极在无（曲线c）或有（曲线b）二茂铁一元酸，以及加入50 mmol/L葡萄糖（曲线a）后

4、循环伏安图76DavisGOD试验第8页CNTs进展需要提出是，因为CNTs 难以具备纳米金那样良好形态分布，所以对有序表面组装提出了挑战。另外，大多数蛋白质尺寸都属于零维纳米级，所以在一维CNTs表面组装相对而言缺乏灵活性。出于这些考虑，将CNTs与零维纳米颗粒，如纳米金、纳米铂等联合利用，在一定程度上能够克服二者在一些方面缺点，因而也是传感器构建中良好策略第9页纳米氧化物除了具备纳米材料共有一些性质外，还依材料不一样具备一些特殊效应，比如纳米Fe3O4磁效应、纳米TiO2光电效应等。而这些效应在新型生物传感器构建中能够产生一些意想不到效果。第10页磁效应第11页光电效应第12页纳米科技与电化学技术结合和相互渗透，为基于蛋白质构建生物传感器提供了重大创新机遇和诱人市场前景，各种含有优良性能纳米材料在生物传感器构建中应用，不但大大提升了生物传感器性能，还拓宽了生物传感器适用范围，为其在临床检测、食品安全、环境监测、医疗卫生等领域应用开辟了新道路。不过新技术出现也面临着新挑战！第13页怎样实现原位分析怎样构建稳定专一电化学生