基于多酸的无酶生物传感器的构建及应用研究

Electrochemical biosensor is a kind of device， witch is sensitive to biologic materials and can transfer their concentration to electrical signals. And it has wide application in food, medicine fields, and so on. It includes two types: enzyme electrochemical biosensors, and enzyme-free electrochemical biosensors. The application of enzyme electrochemical biosensor was restricted due to its instability and limited immobilizing technique of enzyme. So the enzyme-free electrochemical biosensors recently emerge as the times require, and become a hot research topic. Polyoxometalates(POMs) can go through multiple rapid reversible redox reaction without decompose, and they can easily been used to decorate the electrode to construct electrochemical sensors. However, the limited papers mainly focused on the polyoxometalate-modified electrodes for sensing inorganic small molecules H2O2、IO3-，NO2-, and so on. And reserch on the polyoxometalate-based enzyme-free biosensor hasn't been reported. Considering abundant type, tunable structure and multiple performance of polyoxometalats, the research in this area need to be explored in depth. Thus, fabrication of polyoxometalate-based nonenzyme sensors is a research subject with great development potential. This project will investigate the sensing performance of polyoxometalate-modified electrodes for biomolecules, construct polyoxometalate-based nonenzyme biosensors with high sensitivity, selectivity, simple operation, stability, and low cost.

电化学生物传感器是一种对生物物质敏感，并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，在食品和药物分析等诸多领域中有着广泛的应用，其主要分为有酶和无酶两种类型。由于酶本身易失活和固定酶的方法有限，制约了有酶传感器的应用。因此，无酶生物传感器应运而生，成为研究的热点。多酸可以进行多步快速的可逆氧化还原反应，并可以很方便的修饰到电极表面上，制成电化学传感器。尽管如此，目前有限的报道主要集中在简单多酸修饰电极对H2O2、IO3-，NO2-等无机分子的传感性的探究，而对于多酸基无酶生物传感器的研究尚未见报道。相对于多酸丰富的种类、结构的可调变性和多功能性来说，这方面的研究工作有待于开展和深入，因而，构建多酸基无酶电化学传感器是一个有巨大发展潜力的研究课题。据此，本课题拟深入研究多酸修饰电极对生物分子的传感性能，构建灵敏度高，选择型好，操作简单，检测时间短，费用低和稳定性高的无酶电化学生物传感器。

电化学生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，在食品和药物分析等诸多领域中有着广泛的应用，其主要分为有酶和无酶两种类型。由于酶本身易失活和固定酶的方法有限，制约了有酶传感器的应用。因此，无酶生物传感器应运而生，成为研究的热点。多酸可以进行多步快速的可逆氧化还原反应，并可以很方便的修饰到电极表面上，制成电化学传感器。尽管如此，目前有限的报道主要集中在简单多酸修饰电极对H2O2、IO3-，NO2-等无机分子的传感性的探究，而对于多酸基无酶生物传感器的研究尚未见报道。相对于多酸丰富的种类、结构的可调变性和多功能性来说，这方面的研究工作有待于开展和深入，因而，构建多酸基无酶电化学传感器是一个有巨大发展潜力的研究课题。据此，本项目选择在生物体液环境中稳定的多酸作为主要生物敏感材料，辅以能够提高吸附量、电子传输能力、且具有生物相容性和电活性的单一纳米材料或复合材料，包括碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯、纳米纤维），金属纳米材料（单一金属纳米材料、二种或三种金属的复合纳米材料），半导体氧化物纳米材料（单一半导体氧化物纳米材料，两种或三种半导体纳米复合材料）和有机金属配合物，构建了多元、多层、多组份的多酸基无酶电化学生物传感器，这类传感器费用低、稳定性高、灵敏度高，选择型好，操作简单，检测时间短。通过优化电极体系和条件，提高了传感器的灵敏度、选择性和稳定性。将传感器进行真样分析，得到了较好的回收率。本研究拓阔了多酸的应用领域，为多酸用于生物传感器奠定了理论基础，为无酶生物传感器的构建提供了新思路。