电化学生物传感-文献汇报
2021石墨烯在电化学生物传感器领域的应用范文1
2021石墨烯在电化学生物传感器领域的应用范文 石墨烯由于具有大的比表面积、优异的机械性能和良好的导电性，使得它在纳米电子器件，传感器，药物载体，超级电容器以及能量存储等领域得到了广泛的应用。
将石墨烯应用于电生物传感器不仅有重要的理论价值，而且对生命分析领域的快速发展具有重要现实指导意义。
本文重点介绍了石墨烯在电化学物传感器领域的研究进展，简单探讨了石墨烯在电化学领域应用存在的问题。
1石墨烯在电化学生物传感器领域的研究进展 1.1酶传感器 由于石墨烯对H2O2具有较高的电催化活性，对葡萄糖氧化酶具有良好的直接电化学催化氧化性能，因此石墨烯可以作为卓越的电极材料制备酶生物传感器。
Shan[1]报道了利用聚乙烯吡咯烷酮修饰的功能化石墨烯纳米材料构建了电化学葡萄糖生物传感器，该小组将聚乙烯吡咯烷酮功能化的石墨烯分散于聚乙烯亚胺功能化的离子液体后，制备得到石墨烯/离子液体修饰电极能极好的固定葡萄糖氧化酶，利用石墨烯复合材料材料对 O2和 H2O2的还原催化作用，成功制备出葡萄糖电化学生物传感器检测，线性范围为 2~14 mmol/L。
Liu[2]研究了将铜纳米粒子通过电解沉积在石墨烯片层上构建了非酶葡萄糖传感器，在 500 mV 电压下，对葡萄糖的检测线性范围达到 4.5 mM，最低检测限位为 0.5 μM。
Zhuo[3]研究小组研究了以细胞因子与葡萄糖氧化酶级联催化物为信号放大物，功能化磁性石墨烯纳米球为信号标记物，构建了用于检测甲状腺激素的免疫传感器，最低检测限可达15 fg/mL。
1.2免疫传感器 由于石墨烯就有大的表面面积和良好的生物相容性，因此，MohammedZourob[4]研究了通过电还原芳基重氮盐在石墨烯修饰丝网印刷电极表面键合一层有机膜构建了用于检测乳球蛋白的电化学免疫传感器，在 PBS 溶液中对乳球蛋白的检测线性范围为1pg/mL~1 ng/mL，最低检出限可达 0.8 pg/mL。
修饰技术在电化学传感器领域的研究文献综述
修饰技术在电化学传感器领域的研究文献综述目录1. 内容概要 (2)1.1 电化学传感器的概述 (2)1.2 修饰技术在电化学传感器领域的重要性 (4)2. 电化学传感器的发展与种类 (5)2.1 传统电化学传感器 (7)2.2 新型电化学传感器 (8)3. 修饰技术概念与原理 (10)3.1 修饰技术定义与背景 (11)3.2 修饰技术的科学原理 (12)3.3 修饰技术的分类 (13)4. 修饰材料在手机传感中的应用 (14)4.1 金属修饰材料 (16)4.2 半导体修饰材料 (18)4.3 聚合物修饰材料 (19)4.4 纳米材料修饰 (21)5. 修饰电化学传感器在高精确度分析中的应用 (22)5.1 环境污染物检测 (24)5.2 食品色素与药物有效成分分析 (26)5.3 临床医学生物标记物识别 (27)6. 修饰技术在电化学传感器中的瓶颈与挑战 (28)6.1 电极材料的稳定性与耐久性 (29)6.2 修饰材料与检测物质之间的特异性 (30)6.3 芯片制备与集成化难题 (32)7. 修饰技术的未来发展方向 (33)7.1 多元传感器体系的构建 (35)7.2 芯片技术与人工智能融合 (36)7.3 生物传感机制的深入研究 (37)8. 结论与展望 (39)8.1 本综述的关键发现 (40)8.2 未来研究方向与前景分析 (41)1. 内容概要本文综述了修饰技术在电化学传感器领域的研究进展，电化学传感器因其高灵敏度、快速响应和低成本等优点，在生命科学、环境监测、食品安全等领域有着广泛的应用前景。
为了提升电化学传感器的性能，修饰技术的应用已成为研究热点。
该文首先简要介绍了常用的电化学传感器类型以及其工作原理，然后重点总结了多种修饰技术，包括纳米材料修饰、生物分子修饰、二维材料修饰等，并对每种技术在电化学传感器中的应用案例进行了详细分析，包括其优势、局限性和未来发展方向。
还对修饰技术带来的性能提升，如灵敏度、选择性、稳定性和耐用性等方面进行了深入探讨。
电化学分析方法在生物传感器中的应用研究
电化学分析方法在生物传感器中的应用研究电化学分析方法是一种利用电化学技术实现物质检测和分析的方法。
它通过测量分析物与电极之间的电流、电势或电荷等电化学参数的变化来获取相关的分析信息。
随着生物传感器的快速发展，电化学分析方法在生物传感器中的应用受到越来越多的关注。
本文将介绍电化学分析方法在生物传感器中的应用研究进展，并讨论其在医学、环境监测和食品安全等领域的潜力。
一、生物传感器概述生物传感器是一种将生物活性组分与传感器技术结合起来的设备，可用于检测生物分子、细胞和微生物等。
它通过特定的生物组分与目标物质之间的识别和反应来实现检测和分析，具有高灵敏度、高选择性和即时监测等优点。
二、电化学分析方法在生物传感器中的应用1. 电化学传感器电化学传感器是一种常用的生物传感器类型，常采用电极作为传感器部分。
电化学分析方法在电化学传感器中发挥着至关重要的作用。
通过测量电极与分析物之间的电信号变化，可以实现对生物分子、细胞和微生物等的高灵敏度检测。
常见的电化学传感器有pH传感器、离子选择电极和氧气传感器等。
2. 生物传感器的电化学检测方法电化学检测方法是电化学分析方法的一种应用形式，可用于检测生物传感器中的分析物。
常见的电化学检测方法有循环伏安法、方波伏安法和安培法等。
循环伏安法可用于检测生物分子的氧化还原峰，方波伏安法可用于测定分析物的浓度，而安培法可用于测定分析物的电流响应。
3. 电化学共振传感器电化学共振传感器是一种基于电化学和声学原理的传感器。
它利用电化学反应引起的质量变化来改变振动频率，从而实现对生物分子和细胞等的检测。
电化学共振传感器具有高灵敏度、高选择性和实时监测等优点，可用于多种生物分析应用。
三、电化学分析方法在生物传感器中的应用案例1. 医学应用领域电化学分析方法在医学应用领域有广泛的应用。
例如，利用电化学传感器可实现对生物标志物如葡萄糖、尿酸和胆固醇等的检测，有助于疾病的早期诊断和监测。
此外，电化学共振传感器可以实时监测药物的释放和药效，为药物研发和治疗提供重要信息。
新型DNA电化学生物传感器的构建及其在生物分析中的应用中期报告
新型DNA电化学生物传感器的构建及其在生物分析中的应用中期报告目录：一、课题研究背景二、国内外研究现状三、课题研究目标和内容四、预期研究成果五、课题研究进展情况六、存在问题及解决途径七、下一步工作计划一、课题研究背景随着DNA的广泛应用，开发一种新型DNA电化学生物传感器具有重大的理论意义和实际应用价值。
传统的生物传感器利用的是光或热等信号，而新型DNA电化学生物传感器采用电化学信号。
由于其具有高灵敏度、高选择性、快速反应和易于集成等优点，在生物分析领域有很大的应用前景。
因此，构建新型DNA电化学生物传感器并在生物分析中应用，已成为当前生物传感器研究领域的热点问题。
二、国内外研究现状国内外已有很多关于DNA电化学生物传感器的研究报道。
国外研究主要在于采用不同的技术制备新型电化学生物传感器，并针对不同的生物分析问题进行研究。
例如，有研究报道将DNA修饰在金属纳米粒子表面上，构建出一种高灵敏度、高选择性的银电极DNA电化学生物传感器。
国内研究主要在于探索DNA传感器的灵敏度和选择性等性能的优化方法。
例如，有研究报导采用纳米材料修饰的方法来提高传感器的灵敏度和稳定性。
三、课题研究目标和内容本课题旨在构建一种新型DNA电化学生物传感器，并将其应用于生物分析领域。
具体研究内容包括：1. 采用不同的材料制备电极表面，探索电极表面对传感器性能的影响；2. 设计具有高灵敏度、高选择性的电化学DNA传感器，分析其电化学行为及性能；3. 优化传感器性能，提高其灵敏度、选择性和稳定性；4. 针对特定的生物分析问题，开展传感器应用研究，验证其应用价值；5. 对研究结果进行分析和总结，撰写研究成果发表论文。
四、预期研究成果本研究旨在构建一种新型DNA电化学生物传感器，并将其应用于生物分析领域。
预期的研究成果包括：1. 构建一种高灵敏度、高选择性的电化学DNA传感器；2. 探索电极表面对传感器性能的影响并设计优化方案；3. 针对特定的生物分析问题，开展传感器应用研究，验证其应用价值；4. 对研究结果进行分析和总结，撰写研究成果发表论文。
DNA电化学生物传感器检测病原微生物的应用研究进展
DNA电化学生物传感器检测病原微生物的应用研究进展【摘要】病原微生物的检测依赖于疾病的快速检测，能有效预防并控制疫情，相比传统的检测方法，DNA电化学生物传感器具有灵敏度高、检测度高、检测成本低、携带方便等优势。
本文对DNA电化学生物传感器的工作原理以及应用进行了综述，现将其作如下报道。
【关键词】病原微生物；快速检测；DNA电化学生物传感器随着近年来重大疫情和生物恐怖事件的发生，病原微生物对人体的健康造成了巨大的威胁。
面对以上威胁，需要对病原微生物进行快速的现场现场检测，生物传感技术是近年来发展迅速的一种病原微生物检测方式，其成本低，速度快，灵敏性高，自动化的优势在业界备受关注[1]。
根据传感器页面修饰的生物活性不同，可将其分为免疫传感器，细胞传感器，DNA传感器没生物传感器组织传感器等，其中DNA电化学传感器，灵敏度高，便于携带，成为了现场检测最重要的一类生物传感器。
现将其工作原理、修饰方法及信号转换机制作如下报道。
1、DNA电化学生物传感器工作原理DNA电化学生物传感器的工作原理是将DNA探针固定在基质表面，并对互补的靶序列进行识别，通过通过信号转换装置将识别到的杂交信号转化为电信号。
而DNA电生化学传感器的关键点就在于敏感元件的制备，合理的探针设计，并将探针安装固定在电极表面，是元件制备的关键点[2]。
此外，DNA电化学生物传感器的信号传导机制就是将靶序列和探针上的杂交结合信号转换为电子信号，由此被电化学检测设备所识别，形成最终的电化学响应信号。
2、DNA探针的修饰固定方法2.1物理吸附法物理吸附法是通过静电吸附作用对探针进行固定或是使用一些具有DNA分子特异性的氨基酸聚合官能团对探针进行固定，该方法操作简单、易行。
2.2共价结合法共价结合法是目前最为普遍的一种探针固定法，该方法是在电极表面或探针表面装饰一些活性的官能团，然后通过活性官能团之间的共价作用，再将探针固定在电极表面。
谢建平就以结核杆菌作为检测的对象，设计出了PNA与DNA为探针的生物传感器[3]。
电化学传感器中新型纳米材料的应用分析-化工论文-化学论文
电化学传感器中新型纳米材料的应用分析-化工论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要生物传感器是一门由生物、化学、材料、电子技术和物理等多学科相互交叉形成的研究方向，其中基于新型纳米材料构建的电化学生物传感器由于其制备方法简单、灵敏度高、响应速度快和成本低等优点被广泛应用于食品、制药、环境监测、生物医学等方面。
本文制备了几种新型纳米材料，并构建电化学生物传感器。
具体内容包括以下三个方面：（1）采用电化学法还原氧化石墨烯，构建石墨烯修饰玻碳电极（GCE），选用方波伏安法（SWV）测定微量镉。
实验研究了石墨烯修饰电极对镉的溶出伏安行为，优化了石墨烯用量、富集电位、富集时间、pH 值、支持电解质。
结果表明石墨烯修饰电极明显增强了镉溶出信号，响应电流值与Cd2+的浓度呈良好的线性关系，线性范围为0.001-1g/mL,线性方程y=27.8592x+0.3445 （R=0.998），检出限为0.001 g/mL,所制备的修饰电极重现性和重复性较好，6 次测定的相对标准偏差（RSD）分别为2.56%和2.51%.所提出的检测方法，简单、灵敏、快速，无需复杂的样品前处理，修饰电极可重复使用，能应用于实际水样中镉的快速测定。
（2）采用葡萄糖作为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为稳定剂制备一种新型绿色金纳米颗粒（AuNP），然后将金纳米颗粒修饰玻碳电极（AuNP/GCE），利用计时电流法对过氧化氢（H2O2）进行检测。
实验优化了金纳米颗粒的用量、工作电位、磷酸缓冲溶液（PBS）的pH 值。
实验表明，所制备的AuNP/GCE 对H2O2有良好的电催化性能。
线性范围为0.005-3.5 mM,最低检出限为2.0 M.此传感器制备方法简单，灵敏度高，检测线低，选择性好。
（3）采用电化学还原氧化石墨烯法制备石墨烯，以Cu2O 纳米颗粒为牺牲模板合成硫化铜空心球（CuSHNs），应用石墨烯/硫化铜空心球修饰玻碳电极，计时电流法测定过氧化氢（H2O2）。
石墨烯的电化学生物传感器研究进展
满足生物传感器件的材料组装要求。
于墨烯电化学性能对其在生物传感器领域的应用进行了综述。
关键词 石 墨 烯 生 物 传 感 器 电 化 学 中 图 分 类 号 : 〇651 # TB32 文 献 标 识 码 :A
Research Progress of the Graphene-lbased Electrochemical Biosensor
only one carbon atom is graphene. Graphene possesses lightweight, high chemical stability^, high specific surface area, and provides a two-di
mensional environment for electron transport and fast multiphase electron transfer, indicating that graphene is an excellent sensor m aterial；more
cations to biosensors.
K y wo ds e r
graphene, biosensor, electrochemistry
〇 引言
石 墨 烯 的 概 念 是 在 1947年 被 首 次 提 出 ，当时的学者分
除 此 以 外 ，理 想 的 单 层
具有超大的比 积 ，其
理论比表面积高达2 600 m2/g ，而改性的石墨烯的实际比表
over, graphene is easier to be modified than carbon
nanotubes in the form of graphene gauze. Doping
基于新型纳米复合材料的电化学生物传感器的构建及应用
基于新型纳米复合材料的电化学生物传感器的构建及应用电化学传感器和生物传感器因具有灵敏度高、选择性好、反应快速等优点，被广泛用于生物分析、环境监测、药物分析、食品安全检测等多个领域。
电极修饰材料是影响电化学生物传感器的传感性能的重要因素，其中石墨烯作为一类性能优良的碳纳米材料，在电化学传感器和生物传感器领域得到了大量的关注。
本论文基于石墨烯纳米材料与其他纳米材料及导电聚合物的协同作用，制备了一系列高催化活性的石墨烯基化学修饰电极，并将它们应用于电催化和生物传感领域。
主要工作如下：1.采用简便的一步电沉积法制备了聚邻菲啰啉/石墨烯复合纳米材料修饰电极，并实现了尿酸、黄嘌呤、次黄嘌呤和咖啡因的同时测定。
用循环伏安法研究了尿酸、黄嘌呤、次黄嘌呤和咖啡因在修饰电极上的电化学行为。
结果表明，聚邻菲啰啉/石墨烯纳米复合修饰电极对四种嘌呤衍生物具有较高的催化活性。
通过差分脉冲伏安法实现了四种嘌呤衍生物的高灵敏度测定，实验表明该修饰电极对四种嘌呤衍生物的测定具有较高的选择性、较宽的线性范围和较低的检测限。
聚邻菲啰啉/石墨烯纳米复合材料修饰电极用于测定人体血清和尿样中尿酸、黄嘌呤、次黄嘌呤和咖啡因的测定具有较高的回收率。
2.采用先滴涂后电沉积的方法制备了石墨烯/碳纳米管/聚茜素紫3B(GO/MWCNTs/AV-3B)化学修饰电极，并实现了对乙酰氨基酚、茶碱和咖啡因的同时测定。
用循环伏安法研究了对乙酰氨基酚、茶碱和咖啡因在GO/MWCNTs/AV-3B修饰电极上的电化学行为。
结果表明，该修饰电极对对乙酰氨基酚、茶碱和咖啡因的同时测定具有较高的催化活性。
通过差分脉冲伏安法实现了对乙酰氨基酚、茶碱和咖啡因的高灵敏度测定，结果表明该修饰电极对对乙酰氨基酚、茶碱和咖啡因的测定具有较高的选择性、较宽的线性范围和较低的检测限。
GO/MWCNTs/AV-3B化学修饰电极用于测定复方氨酚烷胺胶囊和人体血清中对乙酰氨基酚、茶碱和咖啡因具有较高的回收率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电化学生物传感文献汇报
汇报人：司思思
日期：2020-6-17
目录
传感器
电化学生物传感器简介电化学生物传感器组分未来研究方向
传感器
传感器
化学传感器
物理传感器
生物传感器食品安全
药物检测
医疗诊断和卫生保健
环境监测
军事应用
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。
而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况，就需要传感器。
ACS Sens. 2019,4, 1151−1173
Electrode Support
Immobilization
Target incubation Detection
Biocompatible
layer
Data processing
电化学生物传感器
生物催化装置
亲和传感器
典型的电化学传感器由三部分组成，受体也被称为识别分子，传感器元件和信号处理器。
目标物与识别分子之间的相互作用被传感器捕获为信号，然后通过信号转导用于检测。
工作电极基础电极
金属：金、铂、钯等
碳基材料：玻碳电极、丝网印刷电极等
陶瓷电极：ITO、TiO
2
支持电极碳基材料：碳纳米管、石墨烯、纳米颗粒金属：金、银纳米颗粒等
导电聚合物
三电极两回路电流：工作电极—对电极（铂丝、铂片、碳棒）
电压：工作电极—参比电极（Ag/AgCl、甘汞电极）
电化学传感器-支持电极修饰
界面修饰共价结合
吸附
电化学沉积
包埋
Analytica Chimica Acta 20151-14
苯胺单体电聚合在玻碳电极表面，形成聚苯胺(P ANI)膜。
然后，活化的MWCNT 与P ANI 共价结合。
将酶和SWCNTs 共包埋在吸附在金电极上的壳聚糖膜中。
纳米复合基质为酶提供了良好的环境，既保持了酶的活性，又促进了酶活性位点与电极表面之间的直接电子转移。
将活化后的MWCNT 溶液直接滴加在电极上，自然晾干成膜
基于电泳沉积(EPD)，将正电荷材料沉积在阳极上
化学气相沉积
电化学传感器-交联剂
⏹交联剂的选择由电极种类和受体性质而定
⏹贮存或反应过程中可能被水解，这可能导致生物相容性效率低下。
◆巯基乙胺的-SH 与金或银电极共价结合，-NH 2与戊二醛一端结合形成席夫碱，
另一端与生物分子共价结合
◆芘基与CNT/graphene π-π堆积，另一端与生物分子的-NH 2 共价结合
◆辅助含-SH/-NH 2的生物分子和含-COOH 的电极共价结合
◆通过粘附作用修饰在电极上，邻苯二酚与含-SH/ -NH 2的生物分子共价结合
巯基乙胺、戊二醛
PBASE
EDC/NHS
聚多巴胺
ACS Sens. 2018, 3, 1233−1245
受体：高亲和性、高特异性；如抗体、适配体、DNA/RNA、酶、分子印迹聚合物
抗体：
1950s，抗体(pAb)被引入免疫检测；
1975年，单克隆抗体(mAb)的发展提高了检测
的特异性；
1979年，免疫分析法与电化学检测相结合，
形成电化学免疫传感器；
ACS Sens. 2019,4, 1151−1173
直接竞争型三明治型
抗体
标准非竞争
Colloids and Surfaces B: Biointerfaces2013, 103, 38–44
Colloids and Surfaces B: Biointerfaces2014, 116, 714–719
Nanomaterials2019, 9, 1076
电化学传感器-信号放大
Sensors and Actuators B 2018, 266,400–407
(a) 无Au@Pt 、无AuNCs ；(b) 无Au@Pt 、无MoS 2；(c)无Au@Pt ；(d) Au@Pt-anti-MC-LR/MC-LR/anti-MC-LR/AuNCs/MoS 2/Au
MoS 2 /AuNCs 为支持电极，Au@Pt 为信号增强剂
纳米复合材料进行标记
Au nanoparticles, nanorods, nanoclusters core-shell magnetic nanoparticles mesoporous PtRu alloy
Au core/Pt shell nanoparticles Ag nanoparticles
Carbon nanotubes, nanospheres
适配体
亚甲基蓝修饰适配体作为受体铜离子介导的金纳米颗粒聚集物用于信号放大
ACS Sens.2019,4, 2, 498–503Biosensors and Bioelectronics 2019, 126, 529–534
DNA
Chem. Commun., 2020, 56, 5311--5314
Talanta 2020, 207, 120298
Biosensors and Bioelectronics 2019, 141, 111405
双信号比值法
非固定探针
合成平面非带电金属络合物作为DNA 杂交指示剂
分子印迹聚合物
溶胶-凝胶在金电极表面印迹薄膜用于大肠杆菌检测
Biosensors and Bioelectronics 2019,124–125,161–166
Talanta 2020, 209 , 120502
电化学方法在SPE 电极表面沉积间苯二胺聚合物检测红霉素
没有生物受体，保证了传感器的长期稳定性
电聚合、光聚合、溶胶-凝胶技术
电化学传感器-传感信号
电化学测量方法
恒电势法恒电流法交流阻抗法
安培法伏安法
循环伏安法
脉冲伏安法
差分脉冲法
方波伏安法C u r r e n t
t
Potential
C u r r e n t
t
λ
E i
E λ
Potential
C u r r e n t
t
E
Potential C u r r e n t
t
E
Z′
Z ″
t
E
在流动电极系统或使用旋转或振动工作电极
最通用的电化学技术对化合物或电极表面进行电化学研究的第一个实验
免标记测量分析物,简化测量程序
未来研究方向
◆多分析和同时传感。
单一溶液中的多种分析物同时分析是电化学检测的下一个趋势。
因为它
最经济、最快速，可获得最完整的信息。
◆可穿戴传感器和全集成。
实现对生理特征的实时检测。
◆智能传感器。
◆开发生物相容性和环境友好性材料。
生物相容性材料的使用是体液分析的一个重要标准。
传
感器和传感材料将不可避免地接触到垃圾填埋场、自然水源。
任何潜在的有害物质都必须仔细考虑再加以应用，以保护环境和人类生命。
◆稳定性、可重复使用。
通过降低成本来提高经济效率。
并保证需要它的人尽可能容易获得。
谢谢聆听。