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石墨烯技术解析:在电化学传感器中的应用

2014-05-21 00:02
Timeless落尘
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  石墨烯已经成功的应用在了生物电化学中。Chen与其合作者使用了厚度低于1OOnm的石墨片层制备了一种葡萄糖传感器,实现了葡萄糖在石墨片层上的直接电子传递。石墨烯片层能够支持几种金属中心蛋白的氧化还原中有效的电子缠绕(图1.12)。当这些金属蛋白与石墨烯形成复合物时,能够有效的保持完整的结构和生物活性。这些性质表明石墨烯和蛋白的复合物能够应用在生物传感器和生物燃料电池之中。由于具有优异的电化学性质和生物相容性,基于石墨烯的纳米复合材料可以完成氧化还原酶的直接电子传递,并能使的这些酶保持较好的生物活性。Nfu等制备了聚乙烯胺功能化离子液体保护的石墨烯片层,可以稳定的分散在水中。该复合材料对氧气和双氧水表现出强烈的电催化还原活性。他们用这种功能化的离子液体和石墨烯的复合材料制备出了葡萄糖的电化学生物传感器在石墨烯上获得了葡萄糖氧化酶的直接电子传递,使得进一步应用在活子生物传感器中成为可能,氮掺杂在石墨烯片层中。该石墨烯同葡萄糖氧化酶直接结合,从而形成了葡萄糖氧化酶生物传感器。该传感器对葡萄糖的检测限可达到loomol/Ll”l。Qu等指出氧化石墨烯本身就具有过氧化物酶的催化活性,这主要是由于在石墨烯片层的边缘存在梭基基团。所以不需要葡萄氧化酶的存在,就能呈现出生物传感器的性能。Zhao等论证了制备壳聚糖分散的石墨烯片层的可能性,这种石墨烯可以稳定的分散在水里,形成稳定的黑色的液体溶液。制备好的壳聚糖功能化的石墨烯片层成功的修饰在玻碳电极表面。细胞色素C吸附到该修饰电极表面,并能够获得直接电子传递。细胞色素C能够在所制备的修饰电极表面保持生物活性,并能对氮氧化合物的还原呈现出较好的酶活性。可以应用在氮氧化合物的生物传感器之中157〕。堆积的多层石墨烯纳米纤维在酶催化测定葡萄糖中也得到了应用。ChaniotakiS等使用多层石墨烯纳米纤维,并将酶分子直接固定在纳米纤维的表面,并同碳纳米管进行了比较(图1.13)。在石墨烯纳米纤维表面修饰上具有生物识别功能的分子,可以获得一种新型高效的电化学生物传感器,该传感器具有良好的灵敏度、稳定性和重现性。他们的研究工作表明,同碳纳米管和石墨相比,平板纳米纤维片层是制作生物传感器的最优良的材料。

石墨烯技术解析:在电化学传感器中的应用

图1.13酶分子固定在石墨烯纳米纤维和碳纳米管的示意图

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