静电吸附金纳米粒子-碳酸钙电化学传感器
由于氧化还原酶的电活性中心包埋于其绝缘蛋白质外壳内部, 因此, 实现酶的直接电化学通常比较困难. 为此, 研究者使用碳纳米管、碳纳米角、纳米粒子、导电聚合物和离子液体等物质实现酶的直接电化学. 然而电子媒介体具有优异的电子传递能力, 很容易在酶的氧化还原中心和电极之间建立联系. 与无媒介体的生物传感器相比,媒介体电化学传感器还具有灵敏度高、检测限低、工作电位低和抗干扰能力强等优点, 所以研究者对媒介体传感器给予了极大的关注. 一些被广泛应用的电子媒介体如铁氰酸盐、二茂铁及其衍生物、四硫富瓦烯、奎宁-邻苯二亚胺、萘酚蓝、亚甲基绿和硫堇(Th)等可直接加入到溶液中, 也可固定到电极表面. 直接加入到溶液中, 存在媒介体污染样品、辅助电极和参比电极的问题, 所以研究者提出了各种将媒介体固定到支持基质的策略.
金纳米粒子(AuNPs)由于其好的生物相容性、纳米尺寸效应和强的导电能力被广泛用来结合媒介体构筑传感器. 在实际操作中, AuNPs通常与其他生物相容性的物质共同用于酶或其他生物分子的负载, 如聚合物基质、溶胶-凝胶基质、无机微米/纳米材料等, 它们之间的协同作用可以显著改善传感器的性能. 其中的碳酸钙(CaCO3)微球具有多孔的表面、好的生物相容性、高的机械强度和大的表面积, 是制备无机杂化材料的良好选择. pH 7.0条件下, 带正电的CaCO3可静电吸引带负电的AuNPs形成核-壳CaCO3-AuNPs无机杂化复合物, 该复合物兼具CaCO3和AuNPs的良好性能, 在传感界面的构筑方面具有很大的应用前景.
Th是一种水溶性的染料, 具有电活性和光活性, 在近年的研究中受到广泛关注. 据此, 研究者们制备了很多电化学传感器和光化学传感器. Th通常与酶共固定构筑生物传感器,酶需要友好的环境来保持自身的活性, 且构筑酶修饰电极成本较高. 而Th自身能在被分析物和电极之间传递电子, 制备无酶型的Th修饰电极可避免酶电极自身存在的不稳定和成本高的问题, 因此Th的固定方法成为研究者关注的焦点. 在众多Th作为媒介体的传感器中, 通常采用的方法有吸附、溶胶-凝胶法、静电相互作用、包覆、共价固定、电聚合和非电化学沉积等. 其中, 静电作用由于其内在的简单性受到人们的青睐.
青岛科技大学李峰等人通过静电作用, 经碳酸钙-金纳米粒子(CaCO3-AuNPs)无机杂化复合物实现了电活性物质硫堇(Th)在金电极表面的有效固定.AuNPs静电吸附到CaCO3微球表面形成CaCO3–AuNPs无机杂化复合物, 该杂化复合物具有微孔结构、大的表面积和好的生物相容性, 使得Th的固定量和稳定性大大提高. 探讨了Th修饰电极在过氧化氢(H2O2)传感器中的应用, 该传感器对H2O2的响应快速, 线性范围宽(8.0 × 10–7 ~ 1.06 ×10–3 mol/L), 检测限为2.0 × 10–7 mol/L.