功能性纳米材料在电化学免疫传感器中的应用.pdf

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1、第4l卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第4期2013年4月ChineseJournalofAnalyticalChemistry608～615DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．20611功能性纳米材料在电化学免疫传感器中的应用王广凤朱艳红陈玲王伦(安徽师范大学化学与材料科学学院，芜湖241000)摘要新型功能性纳米材料以其诸多优良性质在构建电化学免疫传感器中备受关注，为电化学免疫传感器的开发和研究开辟了一片广阔天地。纳米材料在电化学免疫传感器方面的应用主要是将纳米材料作为传感器界面的修饰材

2、料、生物分子的固载基质以及信号标记物等。本文就常见的功能性纳米材料在电化学免疫传感器中的应用做一综述。关键词功能性纳米材料；电化学免疫传感器；综述1引言纳米技术是一门在1—100nm空间尺度内操纵原子和分子，对材料进行加工、制造具有特定功能的产品，或对某物质进行研究，掌握其原子和分子的运动规律和特性的崭新高技术学科，它的发展开辟了人类认识世界的新层次⋯。纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米级(通常为1—100nm)的材料。纳米材料具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，表现出一系列独特的力学、电学、光学、磁学以及

3、催化性能，拥有“21世纪最有前途的材料”的美誉I3J。纳米技术的兴起为生物电分析化学的发展提供了更为广阔的空间，而生物传感器也成为纳米材料最有前途的应用领域之一【4]。新型功能性纳米材料，由于其特殊的结构层次、较强的吸附能力、良好的定向性能、生物相容性以及结构相容性(酶、抗原、抗体以及生物分子受体具有和纳米材料相似的尺寸约2～20nm)，从而可以提高生物分子(如酶、DNA等)的固载量、标记生物分子、催化反应、加快电子传递及增大电流信号，为生物电化学传感器的研究和应用提供新途径。目前，比较成熟的生物电化学传感器技术有：酶传感

4、器、免疫传感器、DNA传感器等。电化学免疫传感器是将免疫技术与电化学传感相结合的一种免疫传感器，它既具有电化学传感器的高灵敏度和简便经济等特点，又具有免疫分析的高选择性、强专一性和低检出限等优点l5]。近年来，电化学免疫传感器已成为电分析化学在生命科学研究领域中的前沿和热门，在临床检测、环境检测、食品分析等方面得到了广泛应用，。为了研制高灵敏度、高选择性、低成本和长寿命的电化学免疫传感器，免疫生物敏感膜界面的构建一直是免疫传感器研究的关键技术之一。纳米材料在电化学免疫传感器方面的应用主要是将纳米材料作为传感器界面的修饰材料

5、、生物分子的固载基质以及信号标记物等。纳米材料作为基底固载生物分子可以增大固载量、提高反应活性；同时，纳米材料标记的抗体(抗原)，可保留其生物活性和对应的组分作用，并根据这些纳米材料的电化学检测确定分析物的浓度，使用纳米材料的放大标记物可以大大增加信号，制备超灵敏的电化学免疫传感器。本文主要介绍几种常见的纳米材料如碳材料、金银纳米以及半导体纳米材料在电化学免疫传感器中的研究进展，并展望其应用前景。2012-06·14收稿~2012-11-04接受本文系国家自然科学基金项目(Nos．20901003，21073001，210

6、05001)资助+E-mini：wan~un@mm1．ahnu．edu．en第4期王广风等：功能性纳米材料在电化学免疫传感器中的应用6l1因此，操作步骤更加简单。2．1．3其它碳基材料碳纳米纤维以其特殊的纳米结构和性质被认为是非常有前景的材料，与碳纳米管相比，碳纳米纤维具有更大的功能化表面积和更多的表面活性基团[73,74]。Wu等首次用可溶性碳纤维构建快速免分离的免疫传感器。与其他碳材料相比，碳球含有丰富的官能团，具有更好的生物相容性、分散性以及相对活性面积76,771。Du等报道了一种新型电化学免疫传感器检测肿瘤标志物

7、．甲胎蛋白，其中使用石墨烯为传感器平台，功能化碳纳米球(CNSS)标记的辣根过氧化物酶．二抗(HRP-Ab)为探针。该免疫传感器的信号双重放大，获得检测信号是无石墨修饰和碳球标记传感器的7倍。其它碳基材料，如碳纳米粒子、纳米角。。等也成功用于电化学免疫传感器。2．2金／银纳米胶体金的免疫应用可以追溯到2O世纪70年代初，1971年胶体金被引入免疫化学中，从此作为一种免疫标记物而被使用。由于其在免疫化学中的应用，又被称为免疫金。免疫金用于电化学免疫传感器主要有两种应用：一种是仅作为纳米载体负载更多的蛋白质分子；另一种是同时作

8、为被溶出后的信号分子。胶体金作为标记物用于电化学伏安检测蛋白质相互作用的应用于2000年率先由Gonzalez．Garcial8和Dequaire等提出。为了避免酸溶解的步骤，Liu等开发了一种基于磁珠和金纳米粒子标记的电化学磁性免疫传感器基8引。免疫传感器上捕获的金纳米标记物通过电化学溶出法直接定量分