葡萄糖传感器中的纳米技术(一):金纳米粒子

2016-08-24
研发部

                                                                基于金纳米的直接电子转移传感器示意图

       金纳米颗粒在葡萄糖传感器领域的应用最为广泛,具有以下几个特点:(1)良好的生物相容性,对生物分子尧细胞以及组织等无毒性;(2)金与带有巯基的分子之间能够在温和的条件下形成稳定的金硫键,这种分子可以是有机小分子,也可以是生物分子,因此很容易实现金纳米颗粒的修饰;(3)金纳米颗粒的制备方法简单,其形貌和尺寸易于调控。

       由于蛋白质等物质吸附在金纳米颗粒的表面仍能保持其生物活性,因此近年来人们做了许多探索,将纳米颗粒引入生物电化学传感器中以改善传感器的响应性能。Crumbliss等通过电沉积将粒径为50nm的金纳米颗粒与GOD电固定在铂丝电极上制成GOD传感器。将该传感器置于4℃的缓冲溶液中两周后测试发现传感器仍保持了80%的生物活性,7周后传感器的活性基本保持在70%不变。Yabuki等通过吸附作用将GOD固定到金纳米颗粒上,并将其修饰于玻碳电极,制得的GOD传感器在0.9V(vsAg/AgCl电极)对葡萄糖有响应,响应时间小于30s,线性检测范围为0.05-1mM。

       Bharathi和Wang等把溶胶-凝胶技术用于金纳米颗粒固载GOD,制备的GOD电极表现出较好的稳定性以及对葡萄糖较宽的响应范围。

       近年来,由于金纳米颗粒优良的生物相容性以及在电极表面呈现出的优异的介导能力,人们发展出一系列精巧的设计方案,构建基于金纳米颗粒和GOD的各种葡萄糖生物传感器。Sun等通过二巯基化合物连接金纳米颗粒和金电极,利用色氨酸连接金纳米颗粒和被高碘酸氧化的GOD,发展了GOD在金纳米颗粒表面的共价固定方案,对葡萄糖的检出限达到8.2μM。基于层层组装技术(layer-by-layer,LBL),Yang等通过2-巯基乙胺层层连接金纳米颗粒和被高碘酸氧化的GOD,构建的传感器对葡萄糖的检出限达到8μM;南京大学鞠先教授课题组将GOD直接滴在碳糊和金纳米颗粒的混合物上,制备出的传感器具有简便的突出优点;陈洪渊教授课题组通过高电位导致壳聚糖沉积的方案将金纳米颗粒和GOD一起沉积在金电极上制备出葡萄糖电化学传感器。

       Huang等将金纳米正八面体通过1,6-己二硫醇连接到金电极表面,将GOD滴涂到修饰的电极上,最后用琼脂糖稳定,制备的葡萄糖传感器具有很好的灵敏度及稳定性。同时他们发现,随着修饰金纳米正八面体量的增加,电极表面粗糙度也会增加,由于扩大了比表面积,因此电极对葡萄糖的响应电流也随之增加。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司