近年来,纳米材料在电化学传感器领域的应用已成为当前的研究热点之一。电化学生物传感器由于灵敏度高、操作简便、免分离、选择性好、不需要样品预处理等优点而受到研究者们的青睐。目前对于它的研究发展十分迅速,已广泛应用于工业过程控制、临床医学检查、环境检测、化学药品安全性评价以及食品制药等诸多领域。蓬勃发展的纳米技术,特别是功能化纳米材料的出现,又为这一领域中提出新的测试原理和检测技术,也为发展新型、灵敏的电化学传感器打开了一片天地。
纳米材料具备优异的物理、化学、电催化等性能,加之其量子尺寸和表面效应,可将传感器的性能提高到一个新的水平。基于纳米材料的电化学传感器呈现出体积更小、速度更快、检测灵敏度更高和可靠性更好等优异性能。在电极尺寸上,要求超高灵敏度和超高选择性的倾向导致科学研究由宏观向介观、微观尺度的迈进,出现了许多新型的电极体系;在电极功能上,利用交叉学科方法将纳米材料在光电磁等方面的特殊功能有机地结合运用于电极表面,从而实现在分子和原子水平上进行实时、现场和活体检测的目的;在应用效果上,利用纳米材料有着极高的比表面积和良好的生物相容性,有利于增加敏感分子的吸附性能和提高生化反应的速度,将功能化纳米材料应用于电化学生物传感器可以显著提高传感器的性能。
金属纳米材料以其优越的光、电、磁等方面的性质,备受研究者们的青睐。目前金属纳米材料包括金、银、铜、铂、铱、铑等纳米材料,被广泛地应用于生物传感器的构建。纳米晶体的形貌和表面(面和角)原子个数是直接影响催化活性位点的重要参数,所以形貌直接影响到其催化活性。不同形貌的银纳米粒子的电催化性能:将制备的粒径均为30—40 nm的银纳米颗粒、银纳米方块、银纳米三角用于构建了无酶传感器,通过对比同浓度物质的电流值的不同来比较不同形貌的催化性能。纳米晶体的组成是直接影响催化活性大小的重要影响因素,纳米管具有更高的催化活性。银纳米材料具备低廉的价格、较强的吸附能力、良好的生物相容性、高效的电催化活性及快速的电子转移速率等其他纳米材料无法比拟的特殊性质,从而受到了越来越广泛地关注。不同形貌的银纳米材料及其合金被合成并用于电化学传感器中,如银纳米线、银纳米粒子、银纳米带和金.银核壳结构纳米粒子等。
在药学和化工领域,手性药物往往是由消旋体组成的,这些对映体虽然有着相同的物理性质,但在生物体内的生物活性、药理毒性及代谢过程往往有着显著的差别。手性氨基酸在食品检测、食物添加剂、医药等领域应用极为广泛,发展有效的方法以实现手性识别成为药物学和生物技术领域的研究焦点。电化学方法具有低成本、简便快捷及高灵敏度等优势,受到诸多研究者的青睐。由于环糊精本身特殊的结构使其在水溶液中可以包结和识别一系列有机和无机底物,成为电化学分析的一种简便易得、稳定性和生物相容性良好的重要主体分子。环糊精作为一种半天然产物,它良好的水溶性使其易于修饰各种基团,通过修饰的基团与纳米材料结合起来,得到的复合材料在手性电化学传感器中具有十分重要的实际应用价值。
近来,科研工作者对银纳米材料在电化学传感器上的应用开展了大量的研究:将一维的银纳米材料用于电化学传感器中,构建了基于银纳米线的过氧化氢和葡萄糖传感器,然后制备了金.银纳米管的无酶传感器对抗坏血酸的检测,并得到了令人满意的结果。发现不同形貌和组成的纳米材料检测范围和检测限及灵敏度有着一定的区别。银纳米材料的性能很大程度上取决于其形状、尺寸、组成、结晶性和结构,不同银纳米材料的导电及催化性能往往具有差异。
化学慧定制合成事业部摘录
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