自供能型生物感測器的製備及智慧型化研究

《自供能型生物感測器的製備及智慧型化研究》是依託中南大學，由鄧留擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：自供能型生物感測器的製備及智慧型化研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄧留
• 依託單位：中南大學

項目摘要

以生物燃料電池為基礎的自供能型生物感測器作為一種新型感測器，在生物醫學和環境監測等領域有著廣泛的套用前景。自供能感測器具有抗干擾能力強、生物相容性好、無需外加電源、結構簡單易於微型化和集成化等優點，因此是未來感測器發展的一個新方向。但目前自供能生物感測器的套用報導還很少，檢測體系較少和靈敏度還較低。鑒於此，本項目基於前期工作，擬結合納米材料的生物相容性和電化學性質，開發高效穩定的生物燃料電池為自供能生物感測器提供良好的平台。利用激活劑和抑制劑以及代謝途徑中反饋調節等作用，來擴展自供能生物感測器的檢測體系，開發出一系列靈敏穩定的自供能生物感測器。將邏輯門與自供能感測器有機結合，設計合理有效的邏輯體系，用邏輯體系控制感測器的檢測能力，最終實現對能夠對目標分子智慧型識別的自供能生物感測器，為實現環境的實時監測和及時報警的套用和可植入體內的生物感測器的套用提供基礎。

結題摘要

生物感測器在臨床診斷､工業控制､食品和藥物分析､生物醫學､環境監測以及軍事醫學等研究領域中有著廣泛的套用前景｡目前生物感測器已進入深入研究開發時期，結合納米材料製備高靈敏度，高選擇性，高穩定性，操作簡易和儀器價格低廉的生物感測器是各國研究開發的熱點。我們針對具有大的比表面積、高的表面化學活性、促進電子轉移和生物兼容性的納米材料製備及其在生物感測器中的套用進行了深入的研究。首先，我們設計和構築了具有高效電催化氧還原活性的納米結構，如石墨烯/Fe3O4納米粒子複合氣凝膠和基於多肽自組裝合成了一維鉑納米粒子線，並它們對氧還原反應有較高的催化活性，有望成為燃料電池的電極材料。利用不同多肽小分子的自組裝體製備了多種複合材料，如一維聚苯胺納米纖維，多肽納米球/金納米粒子複合球，金納米棒/FF多肽纖維，由於以多肽自組裝體良好的生物相容性，我們考察了它們分別在DNA感測器，aptamer感測器和免疫感測器中的套用，均表現出良好的信號放大效應能夠明顯改善生物感測器的感測性能。我們還合成了多種功能化石墨烯複合物，研究了這些材料的電化學和光學性質，以及這些納米材料對NADH，乙醇和葡萄糖的回響。最後我們還製備了膽紅素氧化酶(BOD)/碳納米管(CNT)/抗體（MAb2）的生物複合物充當檢測探針作為生物催化劑來實現氧氣在生物陰極的還原，同時作為信號分子來放大信號。並且成功構建了基於這種免疫陰極的自供能感測器，將在免疫感測器方面，開闢了一種新型簡單的，經濟的，敏感的，便攜裝置。