第三節(jié)納米材料在分析化學(xué)中的應(yīng)用

1、納米材料在分析化學(xué)中的應(yīng)用摘要:本論文的工作主要集中在納米技術(shù)與電分析化學(xué)相結(jié)合最活躍的研究領(lǐng)域之一新米材料修飾電極(電化學(xué)傳感器的研制。論文重點研究了納米材料修飾電極與傳統(tǒng)常料修飾電極相比呈現(xiàn)出的更優(yōu)越的性能。此外,論文的另一個工作重點在于將研制的新米材料修飾電極應(yīng)用于色譜電化學(xué)中,這為生命科學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的研究提供許多重要的分析方法。關(guān)鍵詞:納米材料;修飾電極;色譜電化學(xué);分析化學(xué);生物技術(shù)Abstract: this paper work mainly focused on the analysis and the most active chemical combination of

2、the research field of new meters (electrochemical sensor electrode materials developed. The paper focuses on the research of traditional nanomaterials electrode and often shows feeding modified electrodes compared to the more superior performance. In addition, the thesis is another key work to devel

3、op new rice materials applied electrode electrochemical, this for chromatographic life science and related research provided many important analysis method.Keywords: nano materials, Electrode, Chromatographic electrochemical, Analytical chemistry, Biotechnology納米材料在分析化學(xué)中的應(yīng)用研究很早就已經(jīng)開展,最典型的例子就是2002年獲諾貝

4、爾化學(xué)獎的成果幾MALDI源的研究。日本學(xué)者田中耕一發(fā)現(xiàn)鈷的納米粒子吸收激光輻射后,能將熱量有效地轉(zhuǎn)移給周圍的大分子,使其快速無分解的蒸發(fā)和離子化,為生物大分子的質(zhì)譜分析提供了一種有效的樣品引入手段。但是,納米材料真正受到分析化學(xué)工作者的關(guān)注,并將其廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)研究,則主要出現(xiàn)在最近幾年。目前的文獻(xiàn)大多數(shù)集中在基于利用納米材料進(jìn)行分離富集、生物大分子的納米探針以及納米材料的傳感器研究三個方面。1.研究現(xiàn)狀(一納米材料在分離、富集科學(xué)中的應(yīng)用納米材料具有小的粒徑和巨大的表面積,恰好滿足了分離富集過程中對固定相的基本要求,因此最近受到了重視。其中最引人注目的工作是利用納米材料作為色譜和毛細(xì)管

5、電泳的固定相。例如,Neiman等1采用表面經(jīng)過檸檬酸和巰基穩(wěn)定的金納米粒子作為類似與膠束電動色譜的膠束固定相,利用其與待分離組分的作用,大大提高了三種藥物在毛細(xì)管電泳中的分離程度。Pumera等人2將同樣的技術(shù)應(yīng)用于毛細(xì)管電泳芯片也獲得了較好的結(jié)果,從而改善了毛細(xì)管電泳芯片因為柱短麗造成柱效降低的問題。手性藥物的分離具有重要意義。Lee等3采用氧化鋁做模板,制作了具有一定內(nèi)徑的硅納米管,并在管內(nèi)將具有手性識別功能的抗體固定化,該納米管能夠選擇性地分離手性藥物。這一技術(shù)提供了一種利用納米材料制作手性色譜固定相的思路。納米材料在富集痕量物質(zhì)方面的能力也正受到分析化學(xué)研究者的重視。Vassilev

6、a等人4利用納米二氧化鈦(Ti02為吸附劑富集了水中痕量的cd、co、cu、Fe、Mn、Ni、Pb等元素,回收率達(dá)95%以上。Maier5等人基于納米聚苯乙烯陽離子與硫逐磷酸酯寡聚核苷酸有較大親和力,利用其為吸附劑,把硫逐磷酸酯寡聚核苷酸從人體血漿中分離開來,回收率達(dá)60%90%。此外,碳納米管在富集痕量物質(zhì)方面的能力也引起人們的關(guān)注。斯坦福大學(xué)學(xué)者發(fā)表了一篇關(guān)于利用單壁碳納米管吸附蛋白質(zhì)的報道5,國內(nèi)江桂斌6研究了多壁碳納米管作為吸附劑固相萃取雙酚A、4.壬基酚、4.辛基酚的吸附能力。張新榮6報道了環(huán)境中某些重要污染物如四氯化碳,能在較低的溫度下吸附在某些納米材料的表面,當(dāng)溫度升高后,再從納

7、米材料表面脫附下來,而且在脫附時,被納米材料催化氧化分解產(chǎn)生氯氣,后者可以用化學(xué)發(fā)光檢測。從生物樣品中分離和富集痕量DNA具有重要的意義。在磁性納米顆粒表面修飾單鏈寡聚核苷酸探針后,可與互補寡聚核苷酸發(fā)生特異性結(jié)臺,在外磁場的引導(dǎo)下可以成功地實現(xiàn)對目標(biāo)核苷酸片斷的高效快速分離,結(jié)果表面經(jīng)過這樣分離步驟以后,樣品95%的目標(biāo)DNA都可以從溶液中分離出來7。由于氨基化二氧化硅納米顆粒表面帶正電與DNA帶負(fù)電的磷酸基團能以離子對形式形成納米顆粒-DNA復(fù)合物,因此不經(jīng)生物修飾的表面氨基化納米顆?？蓪崿F(xiàn)對DNA的非特異性廣譜富集和分離,因而可以發(fā)展一種DNA快速抽提、純化方法8。應(yīng)用這種方法,可以實現(xiàn)

8、對DNA的高效、快速富集。如氨基化二氧化硅納米顆粒(50_+5nm與質(zhì)粒DNA(4.3kb的飽和結(jié)合質(zhì)量比10:0.972,即1001ag的納米顆?？梢愿患?.71.tg的質(zhì)粒DNA(4.3kb;并且這種分離方法無需常規(guī)方法中的酚.氯仿抽提,功能化的納米顆粒直接與堿裂解后的動物組織一起作用,便實現(xiàn)從動物組織裂解液中提取需要的DNA,提取程序和時間都有明顯縮短。上述利用納米材料進(jìn)行分離富集的研究雖然才剛剛起步,但是卻顯示了這一領(lǐng)域的潛在研究價值。(二基于納米材料的生物大分子探針生物大分子的探針技術(shù)已經(jīng)研究了多年,成熟的方法包括放射性同位素標(biāo)記法、熒光分子標(biāo)記法、化學(xué)發(fā)光標(biāo)記法以及酶標(biāo)記法等。但是

9、,由于現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展對探針的靈敏度提出了很高的要求,希望能夠達(dá)到單分子檢測的水平,傳統(tǒng)的標(biāo)記方法已經(jīng)難以滿足要求;另一方面,由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性,也迫切需要發(fā)展能同時對多組分進(jìn)行測定的探針。比較早將納米粒子廣泛用于分析化學(xué)檢測中的實例應(yīng)屬金膠,它的共振吸收處在可見光區(qū)域,所以可將它作抗體、抗原和細(xì)胞的標(biāo)記物。Faik和Taylor于1971年推出膠體金技術(shù),亦稱膠體金探針,是將金膠標(biāo)記在生物分子或細(xì)胞上,利用金膠極為靈敏的顏色來計數(shù)生物分子或細(xì)胞的數(shù)目。另外,標(biāo)記有金膠的抗體(抗原遇到對應(yīng)的抗原(抗體時,金膠就會凝聚使紅色金膠的顏色變淺或變成灰色,用眼睛就可以觀察到這一現(xiàn)象,也可使用分光光

10、度法進(jìn)行測定。1982年隨著電鏡技術(shù)用于免疫學(xué),人們又把金膠作為抗體或抗原的標(biāo)記物,通過電鏡對抗體或抗原進(jìn)行定量分析,其靈敏程度與放射免疫分析法非常接近。金膠還可以用來標(biāo)記低聚核苷酸,可以用于識別與其配對的低聚核苷酸“。緊挨著金膠的若干個堿基對是沒有配對功能的,而外側(cè)的堿基對就可以與其他低聚核苷酸配對。未配對的金膠標(biāo)記低聚核苷酸顯酒紅色,配對后金膠表層起穩(wěn)定作用的電荷層被破壞,產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象,顏色變成紫色。用這一方法可檢測低達(dá)10 fmol的低聚核苷酸。另外,將納米材料用于生物分子探針的研究中一個重要的例子是:1998年,Science雜志在同一期上發(fā)表了兩篇用半導(dǎo)體納米粒子熒光標(biāo)記生物大分子的

11、文章9,證明了半導(dǎo)體納米粒子不僅適合于生物標(biāo)記,而且由于其所具有的量子效應(yīng),使得熒光量子產(chǎn)率很高,發(fā)射峰很窄,Sotcks位移隨粒徑大小可調(diào),這樣就為高靈敏度和多通道同時檢測提供了可行性。這兩篇文章還分別提出了兩種標(biāo)記生物大分子的方法,尤其是Chan等人9提出的用巰基乙酸的巰基連接半導(dǎo)體量子點、羧基一端連接蛋白質(zhì)的方法簡單有效,已被普遍接受。這種技術(shù)在實際操作中存在個突出問題是非特異性吸附問題。由于無機納米粒子巨大的表面積和表面活性,采用半導(dǎo)體納米晶體標(biāo)記的方法得到的生物探針容易產(chǎn)生非特異性吸附和團聚。Dubertret等10報道了種將ZnSCdSe納米粒子和生物分子連接的方法。他們用磷脂膠束

12、包裹納米粒子,然后再與DNA等生物分子連接作為熒光探針用于細(xì)胞內(nèi)成像。這種探針的非特異性吸附小,而且生物兼容性好。由于攝近證明表面增強拉曼散射(SERS技術(shù)具有很高的靈敏度,因此有人嘗試了利用Au或Ag納米粒子作為標(biāo)記物進(jìn)行SERS免疫分析的新方法,其中比較巧妙的一種方法是Grubisha等人的研究11,他們合成了一種SERS增強劑DSNB,該試劑同時又是納米金粒子與抗體偶聯(lián)劑,因此能夠高靈敏度地測定特定抗原。據(jù)報道,采用這種方法,前列腺抗原的檢出限可達(dá)到6個分子。而且SERS技術(shù)可以進(jìn)行DNA和RNA雙組分的檢測12。單位點多組分分析是生物大分子分析追求的目標(biāo)之一。雖然量子點標(biāo)記技術(shù)在理論上

13、可以進(jìn)行多組分標(biāo)記和多通道同時檢測,但是,在有限的光譜區(qū)段內(nèi)實際能夠檢測的通道是十分有限的,因此,2001年Sheila等人13發(fā)展了一種金屬條形碼進(jìn)行多組分同時測定的技術(shù),這種技術(shù)可望發(fā)展成為一種新概念的生物芯片。另外一種是Nie等人142001年提出的Lab.on.a-bead技術(shù)。他們以不同數(shù)量、不同熒光特征的CdSe-ZnS量子點對微球探針編碼,由于不同粒徑的CdSe.ZnS量子點可發(fā)射不同波長的熒光,通過組合,可形成具有不同光譜特征的強度特征的編碼。用10種強度和6種顏色的量子點,理論上可以提供100萬種不同的微球,為每種生物分子提供唯一的熒光信息。但是,這種編碼技術(shù)在制作和檢測上具

14、有相當(dāng)?shù)碾y度。張欣榮發(fā)展了一種簡單的單位點多組分免疫分析技術(shù)15,即采用金屬納米粒子或其氧化物納米粒子標(biāo)記抗體,免疫反應(yīng)后利用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICPMS進(jìn)行檢測。由于ICP.MS可在30s左右的時問里對70種元素進(jìn)行高選擇性的測定,因此,通過不同金屬納米粒子制作的標(biāo)記物,可能實現(xiàn)多組分的快速檢測。如果在結(jié)合編碼技術(shù),可能成為一種高效的單電位多組分分析手段。(三基于納米材料的化學(xué)與生物傳感器研究(1光學(xué)傳感器體積小、靈敏度高、特異性強和易于集成化是傳感器研究所最求的目標(biāo)?；诩{米材料的傳感器正好滿足了微型化與高集成度的要求,因此受到研究者的關(guān)注?；诩{米材料的光化學(xué)傳感器最近受到重視。其中

15、較早的一個利用納米材料設(shè)計的光化學(xué)傳感器發(fā)表于1996年,Kelly等人16一種可逆性的s02氣敏傳感器。該傳感器能夠檢測低至440ppb的S02,大氣中02、CO、H2s和NO。等不產(chǎn)生淬滅。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)某些有機與無機物也對多孔硅表面熒光發(fā)射有影響17,18,19,20,另一個有創(chuàng)意的設(shè)計是依據(jù)單晶P型多孔硅產(chǎn)生的Fabry-Perot干涉圖進(jìn)行生物大分子分析21。Lin等在多孔硅表面修飾抗體分子,當(dāng)溶液中的待測抗原與其發(fā)生特異性反應(yīng)時,就改變了多孔硅的折射率。這種傳感器可檢測到度摩爾乃至飛摩爾的生物分子。Chart等22也利用這種現(xiàn)象設(shè)計了一個DNA傳感器,檢測到了232fmol的抗菌素

16、DNA。最近,利用納米材料設(shè)計的表面等離子體共振(SPR傳感器研究也有報道。如Keating等24提出了一種基于金納米粒子SPR檢測DNA的方法來檢測一段含24個堿基的寡聚核甘酸,通過“三明治”式的雜交反應(yīng),檢出限可達(dá)到10pmol /L。由于一些物質(zhì)分子通過具有催化活性的納米粒子表面時,能夠產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光發(fā)射。據(jù)此張新榮等人設(shè)計了基于納米材料的乙醇、乙醛、氨等化學(xué)發(fā)光傳感器25。由于這類傳感器不需要激發(fā)光源,因此也易于小型化。(2電化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展電分析化學(xué)作為分析化學(xué)分支之一,它的基本理論和發(fā)展與電分析密切相關(guān)。早在1791年Galvmfi發(fā)表了其著名的關(guān)于“青蛙實驗”的論文,揭示了生物

17、學(xué)和電化學(xué)之間的深奧聯(lián)系。19世紀(jì)后期,有關(guān)電化學(xué)電池的Nemst方程式的建立,表明這一時期電化學(xué)研究的熱力學(xué)基礎(chǔ)。20世紀(jì)中后期發(fā)展并形成了電極過程動力學(xué)理論和方法。20世紀(jì)中后期交叉科學(xué)方法的發(fā)展使電化學(xué)/電分析化學(xué)的研究進(jìn)入了分子水平。但傳統(tǒng)的電化學(xué)研究僅僅限制在對電極,電解液界面的被動認(rèn)識上。1973年,Lane和Hubbard提出改變電極表面結(jié)構(gòu)以控制電化學(xué)過程的新概念”,指示了化學(xué)修飾電極的萌芽。1975年,Miller26和Murray27分別報道了按認(rèn)為設(shè)計對電極表面進(jìn)行化學(xué)修飾的研究,標(biāo)志著化學(xué)修飾電極誕生。通過物理或化學(xué)方法,在電極表面接上一層化學(xué)基團形成某種微結(jié)構(gòu),得到人

18、們預(yù)定的新功能電極,有選擇地進(jìn)行所期望的反應(yīng),在分子水平上實現(xiàn)了電極新功能體系的設(shè)計,步入人們向往已久的分子設(shè)計及分子工程學(xué)研究階段。近年來,電分析化學(xué)得到飛速發(fā)展,特別在電化學(xué)傳感器領(lǐng)域與納米技術(shù)相結(jié)合時,其發(fā)展里良好的態(tài)勢。以下將對該研究領(lǐng)域做一簡單的綜述:A、碳納米管材料在電分析化學(xué)中的應(yīng)用一個著名的例子是基于單壁碳納米管的電化學(xué)傳感器研究。2000年,Kong等人發(fā)現(xiàn)直徑為1.8nm,長度為數(shù)微米的具有半導(dǎo)體性質(zhì)的單壁碳納米管能夠?qū)χ車拇郎y物產(chǎn)生靈敏的響應(yīng)。當(dāng)其暴露于200ppm的NCh中時,該納米管的導(dǎo)電值顯著增大,而將其暴露于1% NH3中是,電導(dǎo)值顯著降低。由于這一研究將傳感器

19、的尺寸推向了一個新的極限。引起了重視,論文在Science雜志發(fā)表后至盡的幾年時間里,引用率已經(jīng)超過了幾百次。此后,Colins等人采用類似方法,利用碳納米管制作了一個氧傳感器,能夠?qū)Ψ謮簽閘o10。torr(非法定單位,l tort=1.333x102 Pa的氧氣產(chǎn)生靈敏的響應(yīng),進(jìn)一步證實了這類納米傳感器設(shè)計的可行性。在此基礎(chǔ)上,Cui等人28擴展了納米管傳感器的設(shè)計思路,提出對納米管表面化學(xué)修飾,以達(dá)到選擇性識別待測分子的目的。他們在硅納米管的表面采用氨基硅烷在低pH時能夠結(jié)合一個質(zhì)子,顯示表面正電荷性質(zhì),而在高pH時硅羥基失去一個質(zhì)子,顯示表面負(fù)電荷性質(zhì),因此,當(dāng)溶液pH發(fā)生變化時,就會

20、影響納米管電導(dǎo)率的變化,從而對溶液DH產(chǎn)生響應(yīng)。他們還將表面修飾的原理用于免疫分析,為有目的地設(shè)計特定的納米管傳感器提供了一個新思路。而另一方面,利用生物、化學(xué)小分子在碳納米管上的電催化性質(zhì)而研制的電化學(xué)傳感器近年來也有大量的文獻(xiàn)報道。李南強等29研究了SWNT修飾電極對生物分子的電催化作用:在pH 6.9的BR緩沖溶液中,多巴胺在裸玻碳電極上有一對準(zhǔn)可逆波,當(dāng)修飾了SWNT后,氧化峰位負(fù)移,還原峰位正移,峰電流大大增加,可逆性得到較大改善。SWNT 修飾電極本身的峰在多巴胺存在下不發(fā)生變化。實驗表明SWNT修飾電極對腎上腺素及抗壞血酸有類似的電催化作用。同時,Britto等30研究了MWNT

21、與溴仿混合制成的電極對多巴胺氧化行為的影響;碳納米管具有的催化活性表面對多巴胺的氧化具有催化作用:得到了多巴胺可逆氧化還原的電流.時間曲線;差分脈沖伏安法得到多巴胺的線性范圍為O1000nol/L,用此電極測定山羊腦組織中的多巴胺時,腦組織基體并未抑制多巴胺在電極上的氧化行為,可能的原因是電化學(xué)氧化發(fā)生在碳管的內(nèi)部,氧化產(chǎn)物比較穩(wěn)定。此外,也有文獻(xiàn)報道了碳納米管傳感器用于測定氧氣、一氧化氮31、阱類化合物31、NADHll9,32、過氧化氫33等小分子化合物的分析測定。值得一提的是其中對NADH、H202的分析測定.由于許多生物酶的輔酶或產(chǎn)物都是這兩種物質(zhì)?？梢酝ㄟ^間接的測定這兩種物質(zhì),將不同

22、的生物酶固定于電極的表面可以制成不同的生物傳感器,用于不同的生物分子的、分析測定34。如采用葡萄糖氧化酶可以測定葡萄糖35、采用乙醇脫氫酶可以測定乙醇36。由于碳納米管的優(yōu)越性,這些基于碳納米管材料制作的傳感器還可以用做色譜電化學(xué)的柱后檢測電極37。對這些小分子的測定,大量的研究表明碳納米管電極的性能優(yōu)于其它形式的碳電極,可能是因為:(1碳納米管特有的納米尺度、電子結(jié)構(gòu)、管表面存在的拓?fù)淙毕?(2碳管氧化產(chǎn)生的有機功能基團為它們的氧化提供較多的活性點:(3納米管高的縱橫比為生物分子的有效氧化反應(yīng)提供了空間效應(yīng)?？傊?這些實驗得到的結(jié)果為CNT電極應(yīng)用于電分析化學(xué)的其它方面奠定了基礎(chǔ)。直接用于生

23、物大分子的測定,由于更加接近蛋白的活性中心,碳納米管在對可氧化還原蛋白的分析測定也充分地顯示了它的優(yōu)越性,如它可實現(xiàn)對細(xì)胞色素38,39,40、天青蛋白41、辣根過氧化酶42的直接電化學(xué)。此外,也用很多文獻(xiàn)報道了DNA的固定43和有關(guān)基于碳納米管制作的DNA 傳感器44,45,46,47.Wang48報道了一種利用碳納米管超靈敏分析目標(biāo)DNA和抗原的分析方法。整個方法是基于酶標(biāo)簽來放大檢測DNA或抗原蛋白的信號。碳納米管在整個體系中起兩個放大信號作用:一是大量地固定酶標(biāo)簽起的放大作用,二是利用碳納米管換能器(CNTtransducers的預(yù)吸附特性放大酶促反應(yīng)的產(chǎn)物的電化學(xué)信號。但是,純化的碳

24、納米管在通常的溶劑中易于聚集成束,因而限制了它的進(jìn)一步的操作和應(yīng)用。為解決這一問題,化學(xué)家和材料學(xué)家提出了將碳納米管的功能化。碳納米管的功能化同時還可將碳納米管的獨特性質(zhì)復(fù)合到新的基底材料當(dāng)中獲得新的功能的材料。目前,相關(guān)的報道在電分析中應(yīng)用不是很多。但我們相信隨著功能化的碳納米管研究的深入,這方面的研究會越來越多。首先是在羧基化的碳納米管,研究表明羧基化的碳納米管能明顯改善碳納米管的不可操作性從而使得傳感器的制作變得容易。由于羧基化碳納米管的制各過程本身就是碳納米管的純化過程,同時也是將碳納米管的截斷的化學(xué)過程,因此大量的文獻(xiàn)并不將羧基化的碳納米管與未羧基化的碳納米管本身做很大的區(qū)別對待(但

25、在我們的研究中,由于兩者之間在可操作性上、對小分子物質(zhì)電催化特性上存在差異,我們將其區(qū)分對待。Nation是一種性能很好的陽離子交換膜。研究表明,它與碳納米管相互作用能有效的增加碳納米管在普通溶液中的溶解性49。已有文獻(xiàn)報道了用于過氧化氫50一氧化氨51、高半胱胺酸52氨基苯酚53的修飾電極。S.Hrapovic53還將這種由Nation增溶的碳納米管與鉑納米粒子復(fù)合制備了葡萄糖氧化酶酶電極,取得了滿意的結(jié)果。B、納米金屬材料這部分研究工作主要集中在貴金屬納米材料上,如金膠、鉑納米粒子、鈀納米粒子等。大量的文獻(xiàn)存在是關(guān)于納米金粒子在電分析化學(xué)中的應(yīng)用54,55。在我們實驗室開展了利用貴金屬粒子

26、表面高效的電催化特性研制了多種氣體傳感器,如CO、021”、S02t4s氣體傳感器。同時還檢測了活體分析了細(xì)胞內(nèi)的一氧化氦54、葡萄糖55和次黃嘌呤。Natan等56將金膠自組裝在半導(dǎo)體Sn02電極上,形成各粒子之間相互隔離的單層。細(xì)胞色素吸附在金膠上,在循環(huán)伏安掃描時,出現(xiàn)可逆的氧化還原峰,并被證實為細(xì)胞色素C的直接電子傳遞。而凝聚狀態(tài)的金膠吸附細(xì)胞色素C時,沒有直接電子傳遞的現(xiàn)象。此外,將納米技術(shù)、自組裝技術(shù)和生物技術(shù)有機結(jié)合,有序組裝納米金顆粒,并制成一系列的生物傳感器。如在基端為一SH的長鏈單分子層上獲得心(刺幔過氧化酶吸附納米金膠修飾單層的生物傳感器57。將HRP組裝在短鏈金膠上,可

27、實現(xiàn)HRP的直接電化學(xué),不用媒介體可直接檢測H20258。利用納米金膠制備葡萄糖氧化酶傳感器59。也有利用金膠固定DNAl 56,60以及DNA的電化學(xué)探針61的文獻(xiàn)報道。J.Wang 對采用納米粒子電化學(xué)檢測DNA做了詳細(xì)的綜述62。文獻(xiàn)還報道了關(guān)于三維組裝和制備含有鉑粒子63、鈀粒子多層膜64,并對修飾電極進(jìn)行了詳細(xì)的表征,同時還研究了對02的電催化特性。此外,TYou等人”采用物理的方法制備了含有6.5NPt納米粒子的碳膜電極,該電極對H202有很好的電催化作用,因而可以用于制作各種酶電極并將該酶電極用于色譜電化學(xué)實現(xiàn)了乙酰膽堿和膽堿的分析測定。T.You等人65還采用同一種方法制備了含

28、有o.8%Ni納米粒子的碳膜化學(xué)修飾電極,該碳膜中含有Ni,NiO,Ni20, Ni(OH2多種Ni的含氧化合物,實現(xiàn)了對四種糖的分析測定,該電極比Ni光電極要靈敏的多。C、其他納米材料近來,許多半導(dǎo)體材料由于具有很好的生物兼容性而受到普遍的關(guān)注。無機半導(dǎo)體材料同時因為其特殊的光電特性可以用于生物學(xué)事件的研究。VeredPardo。Yissar等人66將乙酰膽堿酯酶固定在CdS納米粒子上,利用酶催化乙酰膽堿產(chǎn)生的巰基膽堿作為激發(fā)態(tài)CdS納米粒子中空穴的電極給體,可以實現(xiàn)對酶的活性的測定和酶的抑制劑的研究。殼核型的二氧化硅生物納米材料由于具有生物安全性,隨意組裝功能性內(nèi)核及外殼的生物修飾也受到廣

29、泛的關(guān)注。這類納米材料在用于酶電極的制備和電致化學(xué)發(fā)光研究生物學(xué)事件等領(lǐng)域具有極好的應(yīng)用前景,這方面的工作正在開展。同時將多種不同的納米粒子應(yīng)用于電分析化學(xué)的典型例子67是,J.Wang等人多種DNA電化學(xué)探針測定了多種DNA目標(biāo)鏈。3.2發(fā)展趨勢納米科技的發(fā)展使分析化學(xué)受到了前所未有的挑戰(zhàn),促使分析化學(xué)家發(fā)展更有效的分析手段以應(yīng)對納米測試與表征中碰到的各種難題。另一方面,納米科技的發(fā)展又為分析化學(xué)的發(fā)展提供了一種新的機遇,學(xué)科的交叉與融合有可能促進(jìn)分析化學(xué)自身的發(fā)展。(一基于納米材料的分離富集技術(shù)研究利用納米管等材料自身的手性特性進(jìn)行藥物的手性分離的研究沒前剛剛起步,可能是一個有前途的方向。

30、同時,利用納米材料進(jìn)行富集與固相微萃取的研究也很可能是個有前途的方向,但關(guān)鍵是看是否發(fā)揮了納米材料的優(yōu)勢。(二納米探針點陣式生物芯片是第一代生物芯片技術(shù),這種技術(shù)受到芯片自身空間和點陣技術(shù)的限制,提供的信息與制作成本比不高。單點位編碼芯片是生物芯片研究的新一代研究方向,但是,其靈敏度和信息量的提高取決于編碼技術(shù)與探針技術(shù)的提高。納米熒光技術(shù)是目前已經(jīng)受到重視的一項技術(shù)。但是,尋找更簡單、更靈敏和信息量更大的其他探針也是未來不可忽視的研究方向,其中單分子水平的各種探針技術(shù)的研究也是一個引人入勝的研究方向。(三納米傳感器及納米陣列器件研究與應(yīng)用納米傳感器和傳感器陣列在生命科學(xué)領(lǐng)域具有潛在巨大的應(yīng)用

31、前景。納米傳感器或因為其特殊性質(zhì)可以制各各種高靈敏度的傳感器并應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域,特別是癌癥的早期診斷方面的研究:或因為其小尺寸,可以用于單細(xì)胞分析。此外,利用直徑llOnm的納米粒子或納米管集成制作的電子器件有可能同時檢測數(shù)百種乃至數(shù)千種化學(xué)或生物物質(zhì),而其大小只有數(shù)微米。這種陣列器件,即“納米機器人”,有可能植入人體進(jìn)行重要疾病的預(yù)測和控制,這使一個很有前途的研究方向,但目前這類研究處在初期的積累階段。參考文獻(xiàn)1B.Neiman,E.GrushLev,Anal Chem,200l。25220M.Pumera,J.Wang,E Grushka,R Polsky,Anal Chem.,2001

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