二维结构材料生物传感器的构建及性能研究文献综述

 2022-12-31 02:12

一.研究目的:

以方便快捷高效的方法制备二硫化钼纳米片,使之具有类石墨烯的平面结构材料的特征。并以类石墨烯结构的二硫化钼构建可在温和条件下工作的可用于过氧化氢检测的生物传感器。使其具有选择性,灵敏度高,稳定性好,线性范围宽的特点。

二.研究背景

过氧化氢是众多生物氧化反应的副产物。大量研究表明,过氧化氢作为一种扩散性的神经调质在大脑功能的各种方面扮演着重要角色。此外,过氧化氢还有各种各样的应用,包括自由基聚合的引发剂,工业应用中的氧化剂,以及作为监测酶在蛋白质和碳水化合物的代谢等生物过程和免疫反应过程的一个重要指标,尤其是葡萄糖氧化酶[1]。过氧化氢的测量方法已被广泛用于环境、食品、制药、临床分析领域[2]

但是由于过氧化氢具有易分解,低残留及其他因素的影响,使得过氧化氢检测的灵敏度不高,准确度差,因此实现建立一种稳定、灵敏、快速、高效的方法来测定过氧化氢具有重要的意义。

生物传感器是利用生物材料(包括酶,抗体,核酸,细胞,组织等)结合物理化学方法对被测物进行检测的装置。生物传感器以其高度专一的选择性,高灵敏度、操作方便、价格低廉等优越性,在各类传感器中占着重要的地位,已在生物技术、食品工业、临床检测、医药工业、生物医学、环境分析等领域获得实际应用。

2004,英国曼彻斯特大学教授和博士,通过用胶带反复剥离高定向热解石墨,获得了稳定存在的石墨稀。这一里程碑式的发现立即在科学界引起了广泛关注,并继富勒炼和碳纳米管之后,再次掀起碳材料的研究热潮。石墨烯是由碳原子蜂巢状排列构成的具有单层原子厚度的新型片状结构二维材料,具有独特的电子学、光学、机械、热学以及电化学特性,石墨烯优异的性质,使其在晶体管,超级电容器,太阳能电池和催化剂载体等领域有着良好的应用前景,石墨烯在生物传感器方面的应用也受到广泛关注,基于石墨烯的优秀性质构建的新型生物传感器,丰富了传感器的构建材料,而且,借助石墨烯特有的性质,可以研制许多新型的生物传感器。

随着石墨烯材料的广泛应用,研究人员意识到通过调整层状材料的原子层数,可获得独特的性质[3]。类石墨烯结构的无机材料,尤其是具有面内强结合作用和面外弱相互作用的超薄过渡金属硫属纳米材料包括二硫化钼,二硫化钨和二硫化钛[4],在析氢催化[5]等多个方面获得广泛应用。

与石墨烯单一碳原子层不同的是,过渡金属硫属纳米材料是由一个过渡金属层(如钼元素,钨元素等)和两个硫族元素层(如硫元素,砷元素等)组成夹层结构[6]。

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