1 开封大学材料与化学工程学院，开封 475000
2 华北水利水电大学材料学院，郑州 450001
3 郑州大学材料科学与工程学院，郑州 450001
4 南京工程学院材料科学与工程学院，南京 210000
5 佛光发电设备股份有限公司，郑州 450001
对苯二酚(HQ)作为一种稳定剂和抗氧剂主要应用于工业领域，工业废水中对苯二酚的残留对人体及环境危害严重，因此，建立一种简单、准确检测对苯二酚的方法对食品安全和环境监测具有重要意义。本文构建了纳米氧化锌-高纯石墨/玻碳(ZnO-C/GC)复合材料电化学传感器，实验材料简单易得，成本低。利用原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学交流阻抗法(EIS)分析了纳米ZnO-C复合材料的结构特征、表面特征和导电性，采用循环伏安法(CV)实现了纳米ZnO-C/GC复合材料电化学传感器对对苯二酚的检测，探究了对苯二酚的电催化机理，该电化学传感器检测对苯二酚具有良好的稳定性和准确性，较宽的线性范围，检出限达到1.0×10-8 mol/L。
纳米复合材料 电化学传感器 氧化锌 对苯二酚 电催化 nanocomposite material electrochemical sensor zinc oxide hydroquinone electrocatalysis
1 西北大学 信息科学与技术学院，西安 710127
2 西北大学 物理学院，西安 710127
随着生物传感器应用的日益广泛，对新型生物传感器的开发已成为世界科技发展的重要战略。作为直接宽禁带半导体的氧化锌（ZnO），因具有无毒性、生物相容性良好、物理化学性能稳定等优异性能而被应用于电子器件、光电子器件、生物传感器等领域，尤其基于纳米ZnO的生物传感器研究已成为防疫和医疗领域的一个新热点。本文介绍了目前纳米ZnO的几种主要制备方法（包括水热法、磁控溅射法、溶胶凝胶法和原子层沉积法等）及其优缺点，对比分析了所制备ZnO的优异性能尤其增强性能的方法（如优化工艺、掺杂、复合、异质结等）。着重阐述了纳米ZnO材料在生物传感器领域的应用，根据其信号处理元件的工作原理不同，将ZnO纳米材料所制备的生物传感器分为电化学生物传感器、光学生物传感器、压电生物传感器、热学生物传感器等，分别详细介绍了其结构、工作原理及其对生物检测的突出性能与发展现状。最后，对纳米ZnO生物传感器目前所面临的挑战和未来的发展趋势进行了总结和展望。
氧化锌 生物传感器 纳米材料 光学传感器 电化学传感器 Zinc oxide Biosensors Nanomaterials Optical sensors Electrochemical sensors 光子学报
2022, 51(10): 1016001
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 中国科学院生物医学检验技术重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 苏州科技城医院 检验科, 江苏 苏州 215153
石墨烯(Graphene, GR)作为一种革命性的材料具有优异的理化特性, 其优异的导电性对凝血电化学传感器的研制极其重要。目前大型凝血检测仪器操作复杂、耗时较长, 且对活化部分凝血活酶时间(APTT)指标的POCT检测较少。针对这一现状, 设计制作一种可以用于APTT指标检测, 基于丝网印刷技术的GR改性增强型电化学传感器十分必要。通过凝血酶切割凝血酶底物实验验证计时电流法检测活化部分凝血活酶时间原理的可行性, 测量血浆活化部分凝血活酶时间参数, 同时使用SYSMEX CS 5100光学凝血仪验证测量结果。实验表明, 丝网印刷GR改性电极具有良好的一致性, 其阻抗测试变异系数为2.71%。凝血酶实验中, GR改性电化学传感器检测的电流响应强度较改性前的电化学传感器增加了16±1%, 重复出峰时间和峰值电流变异系数分别为3.29%和3.13%。选取3组血样APTT值, 能够清晰地显示出区分度, 且每组APTT重复实验的出峰时间变异系数分别为3.20%, 3.25%和2.84%, 实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.978。GR改性增强型电化学传感器在APTT测试中显示出了较好地重复性, 具有在多种场合下进行即时检测的潜力。
石墨烯 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 活化部分凝血活酶时间 graphene electrochemical sensor chronoamperometry blood coagulation detection Activated Partial Thromboplatin Time(APTT)
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所中国科学院生物医学检验技术重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
4 苏州科技城医院 检验科, 江苏 苏州 215153
针对目前凝血检测仪器存在的成本昂贵操作复杂等问题, 制作了一种基于丝网印刷技术的多壁碳纳米管(MWCNTs)增强型电化学传感器用于凝血酶原时间(PT)测量。利用凝血酶切割凝血酶底物实验验证了计时电流法检测凝血酶原时间原理的可行性。接着对血浆凝血酶原时间参数进行测量, 并用SYSMEX CS 5100光学凝血仪验证测量结果。经过测试, 凝血酶验证性实验中MWCNT型电化学传感器的电流响应强度较普通电化学传感器增加了(36±1)%, 重复实验出峰时间和峰值电流变异系数分别为2.99%和3.27%。测试不同血样PT值, 能够清晰的显示出区分度, 且挑选三组血样进行PT重复实验, 出峰时间变异系数分别为2.26%、3.22%和2.96%, 实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.986。MWCNTs增强型型电化学传感器用于PT测试具有良好的重复性和一致性, 易于批量生产, 大大降低了凝血测量的成本, 且适合多种场合的测量, 在即时检测领域具有极大潜力。
多壁碳纳米管 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 凝血酶原时间 Multi-Walled Carbon Nanotubes(MWCNTs) electrochemical sensor chronoamperometry blood coagulation detection Prothrombin Time(PT)
中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室, 吉林 长春 130022
近年来,石墨烯(GN)由于具有非凡的物理和化学性质而受到广泛关注,这为分析化学的发展带来了新的活力。电化学器件与GN的耦合提供了一个很好的平台,来实现对许多生物材料的诊断和检测。我们小组首次报道,利用石墨烯电极电化学自发检测存在于ssDNA和dsDNA的所有4个DNA碱基,该检测是在生理pH条件下,并且不需要预水解步骤。我们研究证明了利用独特的GO/适配体相互作用和特异性核酸适体目标识别,GO/适配子系统可以程序化地完成较复杂的OR and INHIBIT逻辑门。在不同输入相同波长的不同荧光强度下,进行多靶点调节荧光强度和OR and INHIBIT逻辑门,从而组合成组合逻辑门。组合逻辑门可利用荧光成像进行高通量诊断。在组合逻辑门的输出的基础上,我们可以找出ATP和凝血酶是否存在。这个概念的证明可以为多重分析和纳米生物医学器件对多个输入的化学物质响应提供一种新方法。
石墨烯 适配子 逻辑门 电化学传感器 生物医学 graphene aptamer logic gates electrochemical sensor biomedicine
1 中国科学院 电子学研究所, 传感技术国家重点实验室, 北京 100080
2 中国科学院大学, 北京 100080
许多水域含有过量的硝酸根, 会诱发许多问题。采用微机电系统工艺, 制备出一种基于铂叉指微电极阵列的硝酸根离子(NO-3)检测微传感电极。通过电化学恒电位沉积法在铂叉指微电极阵列上修饰, 得到多孔、簇状铜敏感膜。采用线性扫描伏安电化学检测方法, 考察该微传感电极对NO-3的响应性能, 在0~2 mg/L浓度范围内, 线性度为0.999, 灵敏度为-3.15 μA·L·mg-1 。在相同沉积修饰条件下, 叉指微电极比同等敏感面积(1 mm2)的圆盘微电极表现出更强的催化活性和更高的灵敏度, 分析其原因, 认为主要是叉指微电极的结构和边缘效应造成的。
硝酸根检测 铂叉指阵列微电极 铜 电化学传感器 微机电系统 nitrate determination platinum interdigitated array copper electrochemical sensor micro Electro-Mechanical System 强激光与粒子束
2015, 27(2): 024122
1 武汉大学化学与分子科学学院,武汉,430072
2 中国科学院传感技术联合国家重点实验室,北京,100080
3 长江大学化学与环境工程学院,荆州,434023
一氧化氮(NO)是一种含有可以调控不断生长的生物学过程的非共享电子对的气体自由基,它由一氧化氮合成酶家族的L-精氨酸所形成.NO在人体内分布广泛,是帮助机体抵抗心血管疾病与其他疾病的信号分子.缺乏NO可能导致糖尿病、心血管疾病与其他疾病,而补充NO可预防和逆转此类疾病.NO是非常小的分子,十分活泼,半衰期短,它可以进入细胞,并向周围的细胞发出交流信号.但是,要准确检测其在生物体中的含量很困难.目前直接用于一氧化氮检测的方法不多,电化学方法尤其是电化学传感器是应用广泛的一类方法,由于其操作简单,灵敏度高,选择性好,已成为现代生物医学中研究一氧化氮的重要工具.本文主要综述近年来NO电化学传感器的研制及其在生物医学中的应用.
一氧化氮 电化学传感器 生物医学
1 首都师范大学化学系,北京 100037
2 北京市疾病预防控制中心,北京 100013
尝试用微生物传感器、电位型酶传感和电流型酶传感器测定牛奶中残留青霉素,摸索经济、高效的测量方法,筛选出可实用的传感器.
生物电化学传感器 青霉素残留 纳米金胶 electrochemical biosensors trace penicillin nano Au colloid
