電化學(xué)生物傳感器由于其具有儀器簡(jiǎn)單、操作方便、靈敏度高以及適合于原位和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),備受分析化學(xué)家的關(guān)注。雖然電化學(xué)生物傳感器在臨床診斷、環(huán)境檢測(cè)及食品安全等方面均具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,然而由于其尚存在制作過程復(fù)雜和傳感器間重現(xiàn)性差等缺點(diǎn),限制了電化學(xué)生物傳感器在實(shí)際樣品測(cè)定中的應(yīng)用。
中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所活體分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的于萍博士和毛蘭群研究員近幾年一直致力于電化學(xué)生物傳感器新原理和快速可重現(xiàn)制備方法的研究。離子液體由于其優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì),在電化學(xué)和電分析化學(xué)的研究中得到廣泛應(yīng)用。利用離子液體獨(dú)特的電化學(xué)特性,他們開展了基于離子液體的電化學(xué)和生物傳感器的研究。例如:通過將與水互溶的離子液體固定在玻碳電極的表面,構(gòu)筑了基于離子液體的電極/溶液界面,并將其應(yīng)用于生物電催化和生物傳感器的研究(Langmuir 2005, 21, 9000); 利用離子液體的大陽(yáng)離子對(duì)納米粒子良好的保護(hù)作用,通過調(diào)節(jié)電化學(xué)還原電位,成功地控制金屬納米粒子在電極表面的沉積或在溶液相的合成(J. Mater. Chem. 2010, 20, 5820,圖1);基于離子液體良好的離子導(dǎo)電性和碳納米管良好的電子導(dǎo)電性,以離子液體/碳納米管凝膠為載體,通過復(fù)合不同催化性能的電化學(xué)催化劑,實(shí)現(xiàn)了氧氣電化學(xué)催化還原和甲醇電化學(xué)催化氧化(J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 2177; 2010, 114, 3575)。
在以上研究的基礎(chǔ)上,他們近期設(shè)計(jì)合成了新型的基于煙酰胺輔酶的離子液體。利用碳納米管良好的電子導(dǎo)電性和豐富的表面化學(xué)性質(zhì), 以及離子液體良好的離子導(dǎo)電性和溶解性能,制備了多功能化的離子液體/碳納米管凝膠。所制備的凝膠不但集成了電化學(xué)生物傳感器需要的所有元件,包括電子導(dǎo)體、離子導(dǎo)體、輔酶以及電化學(xué)催化劑,更重要的是該凝膠可以通過研磨的方式, 圖2 所制備的功能化凝膠,研磨電極過程以及多根電極對(duì)同一樣品測(cè)定的響應(yīng)
方便而又快速地修飾到電極表面,從而解決了以往電化學(xué)傳感器在制備過程中需要多步修飾進(jìn)而影響其傳感器間重現(xiàn)性差的問題。研究結(jié)果表明,不論是單根電極對(duì)同一樣品多次測(cè)定的重現(xiàn)性,還是多根電極對(duì)同一樣品測(cè)定的重現(xiàn)性,其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都低于5%。該研究為電化學(xué)生物傳感器的快速可重現(xiàn)制備提供了新的方法,為電化學(xué)生物傳感器在實(shí)際測(cè)定中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)(Anal. Chem., 2011, 83: 5715,圖2)。