【新材料研发热点抢先看（五）】贵金属纳米材料 “传感”应用的新高度

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糖尿病是一种世界性疾病， 2000年全世界有2.8%的人受到糖尿病的困扰。因此，如何简单快速地实现葡萄糖含量持续监测已成为人们竞相研究的热点，葡萄糖传感器也因此出现。葡萄糖传感器不仅在检测体内葡萄糖方面有应用，其测试手段也被用于食品、生物加工及可持续燃料电池等方面。

一种基于葡萄糖分子在相关活性材料表面的电催化氧化信号而对其进行定性及定量检测的传感装置——无酶传感器因其制作简单、稳定性好、价格低廉等优势越来越受关注。贵金属纳米材料具有其独特的物理化学性质，在电气，光学，磁性和力学等方面都得到了广泛的应用，近年来其在传感领域的应用也达到了一个新高度，贵金属纳米材料的引入不仅使原有的传感技术具备自身的一些特点，还使得测量过程中的一些性能参数，如灵敏度、检测时间等都有了大大提高。

金纳米材料由于具有特有的光电学性质，良好的生物相容性和较好的稳定性等特点，且对生物分子、细胞以及组织等无毒害，并在电极表面呈现出优异的介导能力，可用于分子标记、检测信号放大等方面，从而可以大大改善生物传感器的检测速度、灵敏度及稳定性，因此被广泛的应用于葡萄糖生物传感器的发展中。金纳米材料的制备方法简单，其形貌和尺寸易于调控，其与酶相结合用作生物传感器，不仅提高了酶的稳定性，也使金纳米材料本身的性能得到进一步提高。因此，将金纳米颗粒与其他金属或金属氧化物、氢氧化物复合一起时，其催化性能及稳定性都得到了大大提高。在葡萄糖传感器的研究中，铂是构建传感器的经典材料之一，与其他材料相结合形成形貌各异的复合材料，可以克服铂电极在催化氧化葡萄糖时的自毒化作用，并能提高其抗干扰能力。目前，各种铂或铂复合物的纳米材料都被用于非酶葡萄糖传感器的研究，表现出了良好的生物共容性、对生物分子无毒、制备简单等一系列优点。银纳米材料有高的消光系数、高的电场强度、较好的物理吸附能力，且在所有金属中表现出最高的电导率和热导，且其化学性能相对稳定。目前，利用纳米银作修饰电极来研究它对葡萄糖的催化性能也日趋增多。银纳米材料用于无酶葡萄糖检测时，不仅可以用作电流型葡萄糖传感器，而且可以用作荧光传感器来检测葡萄糖。银纳米材料用于葡萄糖传感器的主要优点在于：合成简单、价格低廉、导电性好等，其团簇在葡萄糖荧光传感器方面的发展也越来越迅速，是一种极具潜力的贵金属纳米材料。贵金属纳米粒子的引入促进了无酶葡萄糖传感器的快速发展。与基于酶的葡萄糖传感器相比，无酶葡萄糖传感器在稳定性、对热的敏感性、成本等方面都具有明显的优势。随着各种新型结构和形态的贵金属纳米材料的出现以及对葡萄糖电催化氧化机理的深入探究，具有以下特点的生物传感器将成为未来的研究方向：



——功能多样化

未来的生物传感器将进一步涉及医疗保健、疾病诊断、食品检测、环境监测和发酵工业的各个领域；

——微型化

随着微加工技术和纳米技术的进步，生物传感器将不断的微型化，各种便携式生物传感器的出现使人们在家中；

——智能化集成化

未来的生物传感器必定与计算机紧密结合，自动采集数据，处理数据，实现采样-进样-结果一体化；

——低成本高灵敏度高稳定性高寿命

这些特性的改善会加速生物传感器市场化，商品化的进程。

内容来源：《化工新型材料》

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