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新型自清潔電極用于構(gòu)建可再生電化學(xué)生物傳感器

來(lái)源: X-MOL 2017-07-27 16:27:18

以血糖儀為代表的電化學(xué)分析技術(shù)是儀器分析的重要組成部分，在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品檢驗(yàn)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，為了應(yīng)對(duì)電化學(xué)分析在多樣化、動(dòng)態(tài)化、微量化等分析檢測(cè)方面的迫切需求，國(guó)內(nèi)外的研究工作者針對(duì)功能化電極開(kāi)展了新型電化學(xué)傳感技術(shù)的研究，并且將主要目光集中在構(gòu)建各種復(fù)雜、精致的電極界面。新型納米材料、分子識(shí)別體系、超分子自組裝以及信號(hào)放大技術(shù)在功能化電極中的運(yùn)用大大提高了電化學(xué)分析技術(shù)在檢測(cè)靈敏度、特異性等方面的整體性能，為多種復(fù)雜樣品中低豐度靶標(biāo)的檢測(cè)分析提供了良好的解決方案。然而，在性能提升的同時(shí)，電化學(xué)分析技術(shù)的成本也隨之提升，比如功能化界面的不可再生性導(dǎo)致電極只能滿(mǎn)足單個(gè)樣品的測(cè)試，難以通過(guò)批量化檢測(cè)來(lái)降低成本。

為了解決電化學(xué)分析技術(shù)在電極再生及重復(fù)使用等方面的問(wèn)題，上海大學(xué)的李根喜教授、朱小立副研究員等另辟蹊徑，通過(guò)將傳統(tǒng)的功能化電極界面“轉(zhuǎn)移”到磁性納米顆粒表面，取而代之的是構(gòu)建具有一定自清潔能力的電極界面。在磁場(chǎng)的控制下，負(fù)載著識(shí)別元件和靶標(biāo)物質(zhì)的磁性納米顆粒靠近電極并完成檢測(cè)。他們將磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)方向后，磁性納米顆粒離開(kāi)電極并完成電極的再生利用。由此，“復(fù)雜”的功能化磁性納米顆粒表面可滿(mǎn)足檢測(cè)性能的需求，而“可再生”的電極界面可滿(mǎn)足批量化分析和低成本的需求，從而在這兩者之間實(shí)現(xiàn)較好的平衡（Sci. Rep., 2014, 4, 4169）。另一方面，普通電極由于存在非特異性吸附和鈍化的問(wèn)題，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)在經(jīng)過(guò)幾個(gè)循環(huán)后出現(xiàn)大幅度的降低，嚴(yán)重影響了其重復(fù)利用。針對(duì)這一問(wèn)題，他們近期通過(guò)合成超疏水導(dǎo)電材料（聚二甲基硅氧烷@多壁碳納米管），并將其修飾到工作電極上，不僅使其繼承了多壁碳納米管良好的導(dǎo)電性，可用于獲得電化學(xué)信號(hào)，而且具有聚二甲基硅氧烷所能提供的超疏水性，使電極具有卓越的自清潔能力。由此構(gòu)建的自清潔電極結(jié)合上述功能化磁性納米顆粒可完成實(shí)際血清樣本中腫瘤標(biāo)志物的連續(xù)分析，并且在放置一段時(shí)間后不會(huì)發(fā)生鈍化，仍然可以再次使用。該自清潔電極在針對(duì)電活性物質(zhì)如多巴胺等的直接電化學(xué)分析時(shí)也表現(xiàn)出出色的可再生能力，可連續(xù)多次重復(fù)測(cè)試且不會(huì)出現(xiàn)普通電極常遇到的鈍化問(wèn)題。

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