电化学可聚合物的阳离子表面活性剂/石墨烯协同效应研究及生物传感应用(2)
石墨烯是新型碳纳米材料，它是碳原子紧密堆积成单层二文平面结构而形成的。它具有优异的力学、磁学、热学、光学及电学性质是因为它具有超薄，超坚固，高导电性，及较好的结晶性能的缘故。具有这些性质使它在纳米电子器件、复合材料、传感器、药物载体、超级电容器以及能量存储等领域得到广泛的应用。生物传感器是生命分析化学和生物医学领域中很重要的研究方向，已广泛应用于临床疾病诊断和治疗研究。将石墨烯应用于生物传感不仅有重要的理论价值，而且对生命分析领域的快速发展具有重要的意义。
1.2 电化学传感器
电化学传感器是将待测物质的化学信号（例如浓度）转变为电学信号并将电信号进行放大并通过显示器进行显示的设备。电化学传感器最早出现于上个世纪50年代，当时它被用于进行混合气体中氧气含量的检测。根据检测物种的种类不同，可以将电化学生物传感器分为离子传感器、气体传感器、用于生物分子检测的生物传感器[2]。
1.3 生物传感器
生物传感器是电化学传感器和生物技术的结合物。通过一定的方法（比如键合法、吸附法）将酶、DNA、抗体、蛋白质等生物分子构筑在电化学传感器上，用于检测对应的底物浓度。这类生物分子一般能识别特定底物，如抗体能和抗原结合，单链DNA能与其互补链碱基配对，酶催化底物发生反应，在识别过程中常伴随氧化还原反应，发生电子传递过程，通过放大的电信号可以检测出待测物质的浓度。
生物传感器的传感原理是：待测物质经扩散作用进入固定化生物敏感膜层中，通过分子识别，发生生物化学反应，产生的信号被相应的化学或者物理换能器转变为可定量和可处理的电信号，经二次仪表放大并输出，便可得知待测物的浓度[3]。
作为占生物传感器绝大部分的酶生物传感器，存在很多方面不足，所以在实际应用中受到许多条件限制（如酶需要温和的条件，极端条件会导致传感器的失效）。因此，科研人员开始研究无酶传感器的构筑。近年来纳米金属材料和染料物质的电化学性能得到深入的研究，我们可以在导电基体电极上人为接入一些化学功能团，利用电极表面和修饰试剂之间的结合界面状态变化，进而改变修饰电极的氧化还原电位，优化了电化学反应的过程。
1.4 石墨烯的研究进展
被称为“碳材料之母”的石墨烯由于其无可比拟的优良性能[4] ，在生物传感器和电化学方面有很大的用途。石墨烯与不同材料的协同作用可以提高传感器的性能，它的研究前景很广泛。
1.4.1 石墨烯的制备
早在60多年前人们认识了石墨烯，它是个无法独立存在的，所以需要最适宜的方法来提取分离。由于石墨烯与插层分子和原子之间的相互作用很难分离出来，1975年开始人们合成单层的石墨烯。一般用化学方法和物理方法来合成。化学合成法，化学汽相淀积发，石墨烯氧化物的化学还原法以及碳纳米管的轴向切割法这些属于化学合成法。物理方法含有外延生长法微机械分离法、和电弧放电法等。
1.4.2 石墨烯的性质
（1）导电性质：由于单层石墨烯中每个碳原子都可以贡献出一个未成键电子，这些点子在石墨烯平面中可以自由移动，这样给予石墨烯很好的导电性，电子传导速率可达到上达到8 X 105 m.s-1 这比一般导体的电子传导速度大的多[5]，石墨烯的电子结构决定了导电性能，作为SP2 杂化材料具有超导性，与碳纳米材料相比超导性更高。
（2）光学性质：可见光到红外光谱范围内，单层的石墨烯仅具有2.3%的带间吸收，远红外和紫外光谱内可观测到偏离现象。当波长大于2.48 pm时，多层石墨烯吸光率增加，石墨烯和之间有较强的相互作用。石墨烯的线性光学性质使具有高导电率及光透射性，两线性光学性质使其具有宽的吸收范围，因此是一个好的饱和吸收体。
下一篇：产L-α-氨基酸氧化酶菌株的筛选