新型石墨烯生物传感器FLEX可加快蛋白质测定
碳纳米材料在修饰电极领域的应用
碳纳米材料在修饰电极领域的应用谷飞;鲍昌昊;黄蓉萍;马静芳;李元;李梅;程寒【摘要】Carbon nanomaterials have received great interest because of their unique mechanical, electrical, and chemical properties.Especially, some kinds of novel carbon materials including carbon nanotubes and graphene due to great specific surface area, high conductivity, and good biocompatibility become research focus.Carbon nanomaterials have showed their unique advantages for modified electrodes in electrochemical field.Carbon nanomaterial modified electrode has high sensitivity, selectivity and good medium ellect.This paper mainly review the research and application of carbon nanomaterials including carbon nanotubes, graphene, fullerene, and nanodiamond to modified electrodes.%碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能等特点,被人们广泛研究,特别是具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管和石墨烯更是研究的热点,在电化学领域显示出独特的优势.采用碳纳米材料修饰的电极具有高灵敏度、高选择性及优良的媒介作用.主要阐述了碳纳米材料在修饰电极领域中的应用,从功能及应用上重点探讨了近年来碳纳米管、石墨烯、富勒烯、纳米金刚石等碳纳米材料在修饰电极领域的研究进展.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2017(028)002【总页数】6页(P263-268)【关键词】碳纳米材料;修饰电极;石墨烯;碳纳米管;富勒烯【作者】谷飞;鲍昌昊;黄蓉萍;马静芳;李元;李梅;程寒【作者单位】中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】O657.1纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料. 碳纳米材料主要包括碳纳米管(CNT)、石墨烯(CP)、富勒烯以及金刚石，有序介孔碳等.1991年日本饭岛博士[1]在用高分辨透射电镜观察C60的结构时发现了碳纳米管，碳纳米管又称巴基管，按照石墨烯片层数可把其简单分为：单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs). 2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫[2]用实验方法从石墨中分离出了石墨烯(Graphere, CP)，由此证明了石墨烯能单独存在. 近年来石墨烯掺杂技术的研究取得了很大的进展，出现了碳掺杂石墨烯，硼掺杂石墨烯等新材料. 富勒烯是一个大家族，包括C50，C60，C70等. 纳米金刚石硬度高，化学性质稳定，其研制和应用一直是研究的热点. 有序介孔碳是二十世纪九十年代出现的一种纳米碳材料，在制作储氢材料和电极方面具有很好的应用前景.由于碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能而被人们广泛研究，特别是具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管和石墨烯更是研究的热点.这些新型碳材料具有优异的物理和化学特性，被广泛应用于诸多领域，特别是在电化学研究中显示出其独特的优势.1.1 电催化作用碳纳米管修饰电极经常被应用于电催化方面，如应用在肾上腺素(EP)，抗坏血酸(AA)，多巴胺(DA)等物质的测定上. 唐婧等[3]利用碳纳米管修饰玻碳电极，对特丁基对苯二酚进行了检测，采用循环伏安法和差分脉冲法考察了对特丁基对苯二酚在裸电极以及修饰电极上的电化学行为，对比实验的结果表明碳纳米管修饰的玻碳电极对特丁基对苯二酚的氧化具有较好的电催化活性，电极性能稳定. 碳纳米管复合材料的修饰电极在电催化方面也有很多应用. 张娜等[4]制备了中性红功能化的多壁碳纳米管复合材料修饰电极，并研究了其电化学行为，实验结果表明该电极对过氧化氢具有良好的电催化效果.石墨烯修饰电极也同样具有良好的电催化作用. 马玲等[5]用石墨烯修饰电极测定VB12. 实验结果表明石墨烯修饰的电极能显著提高VB12检测灵敏度；张勇等[6]采用循环伏安法测定盐酸表阿霉素，发现在石墨烯修饰的玻碳电极上，盐酸表阿霉素在-0.382 V处有非常明显的氧化峰，比裸玻碳电极峰电流提高了两倍多；另有研究表明石墨烯修饰电极对致癌物质肼具有优良的电催化氢化能力[7]；石墨烯修饰的玻碳电极在对苯二酚存在下选择性测定米吐尔，米吐尔在修饰后的玻碳电极上的氧化还原峰电位差减小，峰电流明显增加[8].氧化石墨烯的电催化活性显著，可以媲美甚至是超越镧镍的电催化性能. 氧化石墨烯修饰电极具有良好的电催化性能，顾玲等[9]采用氧化石墨烯修饰电极对锌含量进行测定与分析，氧化石墨烯修饰电极表现出较好的催化作用和导电性；氧化石墨烯修饰电极在对邻硝基苯酚[10]和氧氟沙星[11]的检测中也表现出了良好的电催化活性.康辉等[12]采用自制的氮掺杂石墨烯修饰电极对抗坏血酸进行检测，氮掺杂石墨烯修饰电极的电子转移阻抗明显小于相同条件的石墨烯修饰电极，电子转移速率显著提高，电催化效果明显；氮掺杂石墨烯修饰电极也能促进对嘌呤类物质的在电极表面的电子转移速率，具有显著的电催化活性，能极大增加检测灵敏度，如郑波[13]用氮掺杂石墨烯修饰电极对鸟嘌呤进行分析，鸟嘌呤在修饰后的电极表面的吸附能力增加，修饰电极对鸟嘌呤的检测表现出良好的电催化能力. 在pH=7.0的磷酸盐溶液中，鸟嘌呤氧化峰电流在5.0×10-6～1.0×10-4 mol/L浓度范围内呈现良好的线性关系，检出限达1.0×10-6 mol/L. 纳米金刚石在电催化性能方面也有报道，崔凯等[14]利用纳米金对掺硼纳米金刚石电极进行修饰，该电极具有优异的电化学性能，对生物小分子如巴胺等具有很好的催化作用.碳纳米纤维复合材料[15-16]修饰电极也应用于物质的测定中，ARDELEAN等[17]制备了碳纳米纤维-环氧树脂复合材料修饰电极，用该电极检测海水样品中的硫化物的含量，结果显示其对硫化物具有很好的氧化催化效应，灵敏度极高.合成系列富勒烯衍生物及测定其电化学性能是研究其电催化性能的前提，罗红霞等[18]制备了(C70)2-对叔丁基杯芳烃超分子配合物，并将该配合物用于玻碳电极的修饰，考查了几种溴代乙酸和氯代乙酸在该电极上的电化学行为，实验结果表明其对卤代酸的还原具有催化作用. 富勒烯与其他材料的络合也能产生电催化效应，李南强[19]合成了一系列的C60及C70与环糊精和杯芳烃的超分子络合物，研究结果表明其涂层修饰电极对生物大分子以及亚硝酸根、卤代酸等具有电催化作用.关于有序介孔碳在电催化方面的研究报道较少，韩清等[20]制备了有序介孔碳电极，该电极对双酚A具有很强的电催化作用.1.2 富集、分离与测定在检测生物小分子时，往往会出现两种或两种以上的物质混合的情况，这时就需要进行分离测定，待测物可通过与电极表面接着的化学基团发生反应而被富集、分离[21]. 这也是碳纳米材料修饰电极的重要研究领域之一.碳纳米管修饰电极在生物分子的分离与测定领域应用广泛，王歌云等[22]研究了神经递质多巴胺和肾上腺素在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学性质，实验结果显示该修饰电极对多巴胺和肾上腺素具有显著的增敏和电分离作用，且电极性能稳定. 碳纳米管复合材料修饰电极也用于对多种物质的分离，刘拥军[23]制作的单壁碳纳米管/金—四氧化三铁复合材料修饰电极对硫磷具有很好的富集和电催化作用. 潘艳等[24]制备了聚苯乙烯磺酸钠/单壁碳纳米管复合膜修饰电极，利用差分脉冲法实现了对体系中的多巴胺、尿酸、抗坏血酸的同时测定，实验结果表明三种电活性物质的氧化峰信号区分明显.石墨烯优良的理化性质也体现在对生物样品的分离检测方面，王朝霞等[25]利用石墨烯修饰的玻碳电极对抗坏血酸进行测定，发现其不但具有比裸玻碳电极更高的氧化峰电流，而且还能够有效排除肾上腺素、多巴胺、尿酸等物质对实验的干扰. 王峻敏等[26]通过电化学沉积的方法制备了石墨烯/Nafion/纳米镍复合材料修饰电极，成功实现了邻、间、对硝基苯酚的分离和测定. 鲁莉华等[27]研究了氢氧化镍/多壁碳纳米管复合材料的溶剂热法制备及电容性能,该电极有良好的重现性. 李春兰等[28]制备了石墨烯/DNA/纳米金复合材料修饰电极，实验研究了布洛芬在该电极上的电化学行为，并在实际样品中对布洛芬进行了检测，该电极具有很好的选择性及重现性.FIGUEIREDO-FILHO等[29]利用掺硼纳米金刚石作为修饰材料制作修饰电极，提出了一种测定农药利谷隆除草剂的高效方法. 陈凯玉]等[30]采用掺硼金刚石(BDD)薄膜电极灵敏地检测出浓度为10 μmol/L的尿酸(UA)，能抵抗 20倍浓度葡萄糖和抗坏血酸干扰的影响.C60是富勒烯家族的代表，刘艳丽等[31]制备了C60修饰电极，并研究了其电化学行为，建立了用微分脉冲伏安法测定盐酸克伦特罗的方法.有序介孔碳(OMC)修饰电极可用于检测多巴胺，抗坏血酸和尿素等，还可用于污染物的检测. 林凡允[32]采用OMC-Nafion复合膜修饰电极实现了对多巴胺的高灵敏度，高选择性测定. GUO等[33]采用电化学聚合法将硫堇聚合到有序介孔碳修饰的电极上，该电极表现出对NADH良好的电化学响应.1.3 媒介作用碳纳米材料修饰电极的媒介作用主要体现在电化学传感器的应用上，包括酶化学反应、异相电子转移的反应等. 许多化学分子在电极上的电子转移过程十分缓慢，而解决此类问题的方法之一便是利用化学修饰电极的媒介作用.作为媒介作用的碳纳米管修饰电极能够应用于酶化学反应，生命分析等领域[34]. 蔡称心等[35]制备了碳纳米管修饰玻碳电极(CNT/GC)，利用吸附的方法将葡萄糖氧化酶 (GOx) 固定到CNT/GC电极表面，形成GOx-CNT/GC电极. 实验结果表明，GOx在CNT/GC电极表面没有发生变性，能进行有效且稳定的电子转移反应. 石墨烯修饰电极能够加快蛋白质电子转移的速度. 用石墨烯修饰玻碳电极对H2O2和O2这两种葡萄糖传感器检测信号分子的电化学行为进行了研究，发现石墨烯修饰电极对水和氧气具有良好的电催化活性，可实现电子的转移[36].氧化石墨烯表面含有大量的羟基、羧基和环氧等含氧官能团，这些官能团使其具有良好的亲水性、分散性和与聚合物的兼容性，而且因为有羧基的存在，可以把酶固定于氧化石墨烯表面，实现酶电极的生物检测[37].石墨烯复合材料修饰电极在酶传感器上的应用也有很多. 该类复合材料的电催化作用强，导电高分子对酶的共价固定使得该电极具有优于许多同类传感器的灵敏度，重现性和选择性. 夏前芳等[38]制备石墨稀/金复合材料修饰电极，并将葡萄糖氧化酶共价键合于电极表面制备生物传感器. 郑龙珍等[39]将石墨烯-聚多巴胺纳米材料与过氧化酶组装到电极表面制备了H2O2传感器；李俊华等[40]利用石墨烯/碳纳米管复合材料制修饰电极而制备的L-色氨酸电化学传感器和基于氧化石墨烯/纳米银复合薄膜制备的TNP电化学传感器.纳米金刚石也与其他材料复合用于酶化学反应，祝敬妥等[41]将无掺杂的纳米金刚石与壳聚糖制成复合膜用以修饰玻碳电极，该复合膜具有良好的生物相容性，过氧化物酶能够在此电极上保持很好的活性.碳纳米材料不仅应用于上述酶电极，还可应用于其他类型传感器，李拂晓等[42]研制了基于碳纳米管复合材料修饰电极的DNA传感器. VEERAKUMAR等[43]采用高表面积的碳多孔材料制作玻碳电极，该电极对多巴胺的检测具有优异的灵敏度和选择性，有望制备高实用性和经济效益的DA传感器.C60的衍生物修饰电极上的应用也见报道，史娟兰等[44]采用C60-CHO修饰的玻碳电极构建新型DNA传感器，该电化学传感器拥有良好的选择性，能有效区分不同的 DNA 序列，并具有良好的重现性.碳纳米材料具有非常高的比表面积、导电性能和良好的机械性能，是优良的电化学材料. 目前对碳纳米管在修饰电极领域的应用进行了大量的理论和实践研究，并取得了突破性的进展，充分显示了碳纳米材料作为新型电极材料的应用前景. 随着碳纳米科技的不断发展，对新型碳纳米材料在电化学研究领域的应用也必将取得更大的突破.【相关文献】[1] IIJIMA S. Helical microtubules of graphitic carbon [J]. Nature, 1991, 354: 56-58.[2] 陈洁, 孙健, 胡勇有. 石墨烯修饰电极微生物燃料电池及其抗菌性研究进展[J]. 环境科学学报, 2016, 36(2): 387-397.CHEN J, SUN J, HU Y Y. Recent advances in microbial fuel cells with graphene-modified electrodes and the antibacterial activity of grapheme [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2016, 36(2): 387-397.[3] 唐婧, 朱金坤, 郑胜彪, 等. 碳纳米管修饰电极检测特丁基对苯二酚[J]. 分析实验室, 2015, 34(8): 934-938.TANG Q, ZHU J K, ZHENG S B, et al. Highly sensitive determination of tertiary butyl hydroquinone at glassy carbon electrodes modified with multi-walled carbon nanotubefilms [J]. 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2020年浅析纳米材料在生物医学领域的应用方向与特性的论文
浅析纳米材料在生物医学领域的应用方向与特性的论文纳米材料是结构单元尺寸小于100nm的晶体或非晶体。
以下所述纳米材料都具有三个共同的结构特点:1.纳米尺度的结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级 (1-100nm) ;2.有大量的界面或自由表面;3.各纳米单元之间存在着或强或弱的相互作用。
由于这种结构上的特殊性, 使纳米材料具有一些独特的效应, 包括小尺寸效应、表面效应和界面效应等, 因而表现出许多优异的性能和全新的功能。
1984年GIeiter首次用惰性气体蒸发原位加热法制备成功具有清洁表面的纳米块材料并对其各种物性进行了系统研究。
从那时以来, 用各种方法所制备的人工纳米材料已多达数百种, 人们正广泛地探索新型纳米材料, 石墨烯、碳纳米管、碳点、碳纳米角迅速成为生物医学领域中的新星。
(1) 氧化石墨烯的特性石墨烯在生物医学领域的研究是近两年才开始的, 氧化石墨烯(或称石墨烯氧化物) 被应用的方面较为广泛。
氧化石墨烯 (GO) 是在石墨烯的基础上进一步氧化, 表面富含羟基、羧基、环氧树脂等官能团, 这些都称之为含氧活性集团, 因而具有较好的生物相容性和水性能, 比表面积高。
GO的表面活性羧基被酰胺化或酯化, 是一种与各种小有机分子、聚合物和生物酰胺相连接的生物活性分子, 生物相容性和功能化都得到了相应的提高。
除此之外, 良好的溶液稳定性也是其独特特性, 对提高中药和化学合成药物的疗效具有重要作用。
(2) 氧化石墨烯在生物医学中的应用(1) 氧化石墨烯作为生物载体材料。
因为其具有突出的药物负荷性能和优良的生物相容性, 较高载药率、靶向性药物传递等。
作为一种运载工具, 它不但能与DNA、抗体、蛋白质和其他大分子结合, 而且可以运载小分子。
起到了降低药物不良反应, 改善药物稳定性的作用。
作为一种递送载体, 其结构的特殊性使其具有一定的杀菌作用。
水溶液中氯霉素的稳定性低, 易于水解。
张雁雯等根据氯霉素和β-CD-GO分子间存在氢键作用, 将β-CD-GO作为氯霉素的运载体, 包封率达到115%, 经过了两项实验包括加速和长期稳定实验, 测定出了二醇物含量7.28%, 含量低于市面上所含的10.13%处方, 表明该药物载体体系能提高药物的稳定性, 改善氯霉素的生物利用度。
石墨烯基／金纳米复合材料制备及应用述评
石墨烯基／金纳米复合材料制备及应用述评彭东来;张帅;张治红;何领好【摘要】Throughout research on graphene base /Au nano-composites at home and abroad,the main prep-aration methods were divided into liquid phase method and solid phase method.Among them,the liquid chemical reduction method wherewith simpleness and efficiency were adopted by the researchers.In bio-sensor application aspect,graphene base /Au nanoparticle composites were used for detection of heavy met-al ions and the target protein,etc.How to prepare in large scale high quality graphene with controllable structure,thickness and size,effectively control the size of nanoparticles thereby so as to enhance the dis-persion uniformity of nanoparticles on graphene sheets,and expand the application area of the graphene /Au nano-composites in biosensor are the urgent issues.%综观国内外对石墨烯基/金纳米复合材料的研究，其制备方法主要分为液相法和固相法，其中，液相化学还原法以其简单、高效而多为研究者所采用。
电化学生物传感器
五：应用
Park 等报道了一种由多功能 DNA 四通接 头(4WJ)和羧基二硫化钼 (羧基-MoS2)杂 化材料组成的电化学生物传感器，羧 基MoS2 提高了这种生物传感器的灵敏度， 该电化学生物传感器对 H1N1 显示出良好 的线性响应，线性范围在 100 nmol·L 1 到 10 pmol·L -1 之间
2，高度灵敏、信号 生成和读出速度快、所需样品少、病毒检测成本低廉，以及需要相对 简单的操作仪器等优点而被广泛应用于高发且传染性强的病毒检测中 3，
电化学生物传感器-XYZ
四：分类
1，按识别元件分类： DNA 生物传感器 检测病毒：人乳头瘤病毒
电化学酶传感器
检测病毒：体内番茄红素中的谷氨酸
电化学免疫传感器检测病毒：SARS-CoV 和 SARS-CoV-2中S 蛋白
电化学生物传感器-XYZ
01 病和有效控制疫病传播的关键。 因此，迫切需要快
02 速、准确、高灵敏且便捷的检测 技术来诊断引起疫
03 病的病毒
电化学生物传感器-XYZ
二：检测原理
1，基本原理：电化学生物传感器是一种通过将生化反应转化为定量电信号来检测被分析 物的分析装置。它将生 物识别分子(如抗体)的特异性与电化学检测技术的 优势相结合
五：应用
B.Mojsoska 等[57]开发一种 快速检 测 SARS-CoV-2 的无 标签电化学生物传感器测定法
五：应用
六：总结
重要性
五：应用
病毒感染是导致人类与动物患病的主要原因之一，严重威胁着人类与动物的健康和安全，同时也造成了 巨大的经济损失。为了保证人类的生命安全和财产安全，及时发现与诊断病毒十分重要 电化学生 物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗 体、抗原等)与化学换能器有机结合的一门 新兴交叉 学科，是生物技术发展过程中必不可少的一种检测与监控方法，同时也是一种快速、微量分析 方法，未来势必会成为一种发展趋势 3，与传统方法比较 传统的检测方法虽然 应用广泛且特异性强，但存在需要专业技术人员和费用较高等缺陷。电化学生物传 感器具有构造简单 方便、用时较短、检测结果灵敏、不需要专业技术人 员等多重特点，是理想的病毒检测平台，在动物和人类健康监测方面具有广阔的应用前景
石墨烯的研究与应用综述、产业现状
石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。
石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。
良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。
极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。
超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。
超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。
石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。
机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。
微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
纳米材料在电化学生物传感器中的应用
纳米材料在电化学生物传感器中的应用(总12页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除纳米粒子在生物电化学传感器中的应用赖自成先进材料与纳米科技学院第一章电化学生物传感器概述电化学生物传感器的原理与分类目前为止，生物传感器中研究成果较多的是电化学生物传感器。
电化学生物传感器是以生物活性物质为敏感基元，以电化学电极为信号转换器，以电势、电流或电容为特征检测信号的生物传感器。
当待测物质(底物、辅酶、抗原抗体等)扩散进入固定化生物敏感层，经分子识别，发生生物化学反应，继而被相应的化学或物理换能器转换成可定量和处理的电信号，再经过二次仪表放大并输出，便可得到待测物浓度。
电化学生物传感器根据分子识别元件的不同，可分为酶电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器等;按照换能器的不同可以分为电位型、电流型、电导型和电容型等电化学生物传感器。
生物组分的固定化要让生物组分作为传感器敏感膜使用，必须将具有分子识别能力的生物功能物质，如酶、抗原、抗体、细胞等，包藏或吸附于某种材料，形成一层敏感膜，这被称为生物组分的固定化。
因为生物组分的固定化即使决定着生物传感器的稳定性、选择性和灵敏度等主要性能，所有选择合适的方法对生物组分进行固定生物传感器的研究和开发中具有至关重要的作用，应满足一下几个条件首先固定后的生物识别分一子仍能够保持很好的活性其次固定化层应有良好的稳定性与耐受性，且能适应多种测试环境最后是生物膜与转换器必须紧密接触，这样有利于信号传输和转换。
经过近几十年的不断研究，已经建立了多种生物分子固定化方法，目前，被广泛使用的固定化技术主要有吸附法、交联法、包埋法、共价键合法、组合法和电化学聚合法等。
吸附法是通过物理吸附对生物分子进行固定，是一种较为简单、经济的方法。
而且可供选择的载体类型相对较多，操作条件温和，对生物分子活性影响较小，但生物分子与固体表面结合力较弱，容易导致固定化生物分子的泄漏或脱落，并且生物分子暴露在外，容易受到温度、、离子强度等环境因素的影响。
农业生产农业石墨烯应用方案
农业生产农业石墨烯应用方案第1章引言 (2)1.1 背景与意义 (2)1.2 石墨烯在农业领域的应用前景 (3)第2章石墨烯材料概述 (3)2.1 石墨烯的基本性质 (3)2.2 石墨烯的制备方法 (3)2.3 石墨烯的分类与改性 (4)第3章石墨烯在土壤改良中的应用 (4)3.1 土壤污染治理 (4)3.1.1 重金属污染治理 (4)3.1.2 有机污染物治理 (5)3.2 土壤保水保湿 (5)3.2.1 改善土壤结构 (5)3.2.2 增强土壤保水功能 (5)3.3 提高土壤肥力 (5)3.3.1 促进养分吸收 (5)3.3.2 调节土壤微生物群落 (5)3.3.3 提高土壤有机质含量 (5)第4章石墨烯在植物生长调控中的应用 (6)4.1 促进种子发芽 (6)4.2 提高植物光合作用效率 (6)4.3 增强植物抗逆性 (6)第5章石墨烯在农业生物技术中的应用 (6)5.1 转基因植物 (6)5.2 植物组织培养 (6)5.3 农业生物传感器 (7)第6章石墨烯在农业机械中的应用 (7)6.1 农业机械耐磨材料 (7)6.1.1 概述 (7)6.1.2 石墨烯耐磨材料在农业机械中的应用 (7)6.2 农业传感器 (7)6.2.1 概述 (7)6.2.2 石墨烯在农业传感器中的应用 (7)6.3 农业 (8)6.3.1 概述 (8)6.3.2 石墨烯在农业中的应用 (8)第7章石墨烯在农产品质量检测中的应用 (8)7.1 农药残留检测 (8)7.1.1 基于石墨烯的传感器的制备 (8)7.1.2 农药残留检测原理 (8)7.1.3 应用实例 (8)7.2 重金属检测 (9)7.2.1 石墨烯基重金属传感器制备 (9)7.2.2 重金属检测原理 (9)7.2.3 应用实例 (9)7.3 食品安全监测 (9)7.3.1 微生物检测 (9)7.3.2 营养成分分析 (9)7.3.3 应用实例 (9)第8章石墨烯在农业节水中的应用 (9)8.1 智能灌溉系统 (10)8.1.1 概述 (10)8.1.2 石墨烯传感器在智能灌溉中的应用 (10)8.1.3 石墨烯导电膜在智能灌溉中的应用 (10)8.2 土壤水分监测 (10)8.2.1 概述 (10)8.2.2 石墨烯土壤水分传感器 (10)8.2.3 石墨烯土壤水分监测网络 (10)8.3 农业水肥一体化 (10)8.3.1 概述 (10)8.3.2 石墨烯水肥一体化设备 (10)8.3.3 石墨烯传感器在农业水肥一体化中的应用 (11)8.3.4 石墨烯导电膜在农业水肥一体化中的应用 (11)第9章石墨烯在农业废弃物处理中的应用 (11)9.1 农业废弃物资源化利用 (11)9.1.1 石墨烯在农业废弃物资源化利用中的作用 (11)9.1.2 石墨烯在农业废弃物资源化利用中的应用实例 (11)9.2 生物炭制备 (11)9.2.1 石墨烯在生物炭制备中的作用 (11)9.2.2 石墨烯生物炭的制备方法 (12)9.3 污染物吸附与降解 (12)9.3.1 石墨烯生物炭对污染物的吸附功能 (12)9.3.2 石墨烯生物炭在污染物降解中的应用 (12)9.3.3 石墨烯生物炭在农业废弃物处理中的应用前景 (12)第10章石墨烯在农业可持续发展中的应用前景与挑战 (12)10.1 农业可持续发展的重要性 (12)10.2 石墨烯在农业可持续发展中的应用前景 (12)10.3 面临的挑战与解决方案 (13)第1章引言1.1 背景与意义全球经济的快速发展和人口增长的不断加剧，农业生产面临着巨大的压力。
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。
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新型石墨烯生物传感器FLEX可加快蛋白质测定
内在膜蛋白（IMP）不仅很难从细胞膜中提取出来，且具有典型的不稳定
性，该特性使得对IMP的研究极富挑战性。生物传感器的表面化学物质通常
需要依据每个IMP的独特要求进行定制，因此不得不进行大量的测定开发。
石墨烯生物传感器可加速药物和生物治疗的研发。据麦姆斯咨询报道，全球
领先的石墨烯生物传感器制造商Nanomedical Diagnostics，近期推出了新型疏
水固载生物传感器——FLEX，可与该公司Agile R100非标记型个人测定系
统组合使用。这款新型生物传感器可加快表面化学定制，从而缩短了IMP研
究人员获得可靠体外动力学数据所需的时间。
新型FLEX Agile R100生物传感器Nanomedical Diagnostics的首席执行官
Ross Bundy解释道：“FLEX生物传感器提供了一种扁平的、高度一致的疏水
表面，该表面能够快速固定膜的成分，这样既无需耗费大量时间也减少了易
错连接子化学（Linker Chemistry）。由于FLEX生物传感器无需标签和标记步
骤，因此省去了大量修饰工作，可直接对天然蛋白质进行测定。
这样就使测定工作前所未有的灵活，同时还拥有固定所有蛋白质、膜组分
或脂单层的‘超能力’。”将这款新型生物传感器与对样本和材料要求较低的
Agile R100动力学表征平台（kinetic characterization platform）相结合，即使
面对微量量目标蛋白的研究也奖变得很容易。二者相结合的情况下，疏水表
面的空前一致性可提高数据可靠性，同时取消标签或标记可大大降低蛋白质