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纳米材料技术在电化学生物传感中的应用

材料写作网    时间: 2021-07-07 04:06:41     阅读:

摘 要:纳米材料近十年来的飞速发展促进着基础科学与材料工业的进步,其在催化、电学、热学等方面的独特物理化学性能已在诸多领域得到了很好的应用。另一方面,电化学生物传感技术在临床医学等方面的广阔应用前景,也引发了科学家的广泛关注与积极探索。近年来,纳米材料技术正逐步向电化学传感领域渗透,取得了突破性的成就与进展。结合既有的文献报道,本文总结了近几年来纳米材料技术在现代电化学生物传感器方面的研究进展,分别从碳纳米材料、金属纳米粒子与二氧化钛纳米管修饰电极三个方面对基于纳米技术的电化学生物传感器进行介绍。最后,对电化学生物传感器未来的研究方向与应用前景进行了展望。

关键词:纳米技术;纳米材料;电化学传感;生物传感器

中图分类号:TP212.3 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)01-0214-02

纳米材料技术近年来的飞速发展,造就了大批新兴科学技术与工业产业。现如今,纳米材料技术已经在航空航天、电子工业等诸多领域得到了广泛的应用。广义的纳米材料是指材料特征尺度在三维方向上至少有一维处于纳米尺度,即1-100nm范围内[1]。该尺度范围能够使材料在室温下的物理化学性质发生显著的变化,从而得到与传统材料截然不同的物性与功能。

另一方面,电化学生物传感器由于其较小的体积与极高的灵敏度,以及方便在浑浊溶液中操作等特点,被广泛应用于临床医学、食品检测与环境保护等领域[2]。电化学生物传感器的关键技术在于如何有效地在电极表面固定生物分子。理想的固定方法要求在保持生物分子活性的同时进行有效的电子转移,而纳米材料独特的物理化学性能让其可以有效地完成生物分子的固定。正因如此,近年来,纳米材料技术逐步向电化学传感领域渗透,并取得了突破性的进展。本文结合既有的文献报道,总结了近年来纳米材料技术在现代电化学生物传感器方面的研究进展,分别从碳纳米材料、金属纳米粒子与二氧化钛纳米管修饰电极三个方面对基于纳米技术的电化学生物传感器进行了介绍。最后,在此基础上对电化学生物传感器未来的研究方向与应用前景进行了展望。

1 碳纳米材料

由于电化学生物传感的信号传递主要是基于电极生物分子与被测物质之间的电子传递,传感器电极材料一般需要具备较高的电导率与电位活性。而碳材料一方面具有优异的导电性能,另一方面,其较高的比表面积也为生物活性分子提供了丰富的固定位点[3]。下面分别从碳纳米管与石墨烯,即一维、二...

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