石墨烯及其复合材料在酶电化学生物传感器中的应用

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翻新时间：2023-05-05

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石墨烯及其复合材料在酶电化学生物传感器中的应用

摘要：石墨烯作为新型的二维碳基纳米材料，具有良好的导电性、较大的比表面积和较好的生物相容性。石墨烯及其复合物适合于构建酶电化学生物传感器。本文介绍了石墨烯功能化的方法，并对石墨烯及其复合物在酶电化学生物传感器方面的研究进行了综述。

关键词：石墨烯；功能化；酶；电化学生物传感器；综述

1引言

2石墨烯的功能化

由于石墨烯化学稳定性高，其表面呈现惰性状态，致使其与其它介质的相互作用较弱，难以有效分散在极性或非极性的溶剂中。石墨烯片层间还存在较强的范德华力和痧相互作用，易发生不可逆的团聚，从而丧失其单层二维纳米片的结构特性，妨碍了石墨烯的进一步研究和应用。因此，需要对石墨烯进行功能化修饰，提高其溶解性、稳定性及其在基质中的分散性。通过功能化修饰引入特定的化学基团或其它功能性组分，还可赋予石墨烯更为独特的性质，从而拓展了其应用领域[30～34]。

3石墨烯及其复合物在酶电化学生物传感器中的应用

3.1基于有机小分子修饰石墨烯的酶生物传感器

3.5基于石墨烯碳纳米管复合物的酶生物传感器

3.6基于氮掺杂石墨烯的酶生物传感器

4结论

由于石墨烯具有独特的结构和优良的性能（如较大的比表面积、较好的导电性、良好的生物相容性和电催化性能等），在酶生物传感器研究中可展现出灵敏度高、选择性好以及稳定性好等优异性能。然而，在石墨烯基酶生物传感器的进一步发展过程中仍存在亟待解决的问题。在材料方面，如何大规模制备结构、厚度和尺寸可控的高质量石墨烯仍是个挑战；探寻新的修饰和功能化方法以制备具有特点且优异功能的新型石墨烯复合物，是构建高性能酶生物传感器的关键之一。在酶的固载方面，石墨烯大比表面积，可提高酶固载量。然而，关于酶在石墨烯基底上有效固载的研究较少，开发适宜的酶固载方法以提高负载酶生物活性，是一个值得深入研究的课题。在生物传感应用方面，拓展传感器的应用领域，探索其在实际样品中实时监测的可能性。此外，目前对于石墨烯基酶生物传感器的研究多限于应用性能考察，迫切需要对石墨烯及其复合物的作用机制进行深入的研究，以明晰和理解石墨烯及其复合物与传感性能间的构效关系。总之，作为新兴的研究领域，石墨烯及其复合物在酶生物传感器的相关研究方面有着广阔的发展空间，必将随着研究的深入取得长足进步。