石墨烯基材料,特别是氧化石墨烯和还原的氧化石墨烯被广泛用于食品工业,环境监测和生物医学等各种领域,以及各种类型的生物传感装置的开发。材料中的氧官能团丰度可发挥催化作用开发生物传感器/电化学生物传感器,促进连接生物识别元件,表面功能化并与微/纳米生物环境兼容。在这篇综述中,呈现了石墨烯基材料在电化学生物传感器中的应用,包括一些先进技术(例如表面改性和分析性能)以及这类生物传感器用于监测非传染性疾病的研究。石墨烯基电化学生物传感器的检测范围是ng/mL,在检测NCDs时检测范围已达到fg/mL,显示出更高的选择性,灵敏度,稳定性,以及良好的重现性。
Figure 1. 石墨烯及其衍生物(氧化石墨烯和还原的氧化石墨烯)的应用领域。
Figure 2. 石墨烯,氧化石墨烯和还原的氧化石墨烯的合成策略。
Figure 3. (a)聚吡咯-还原的氧化石墨烯-金纳米颗粒(PPy-RGO-AuNPs)生物复合材料修饰到玻碳电极(GCE)上过氧化氢检测。(b)(i)丝网印刷碳电极(SPE)传感器的示意图和(ii)石墨烯片(GS)nafion膜修饰的工作电极用于过氧化氢检测。(c)场效应晶体管(FET)器件上的石墨烯和与之对应的电路图。(d)胺功能化石墨烯(f-GN)的FE-SEM图。(e)胆固醇与胆固醇氧化酶(ChOx)之间的酶反应示意图。
Figure 4. 2-氨基苄胺(2-ABA)功能化石墨烯在叉指电极(IDE)上的IV响应曲线(在不同浓度抗原cTnI 0.01-1 ng/mL)。(b)玻碳电极(GCE)上的石墨烯-多壁碳纳米管(G-MWCNT) 在孵化前后于不同浓度cTnI-标准人类血清情况下的阻抗响应。(c)GCE上的多孔氧化石墨烯(PrGO)纳米结构的循环伏安响应(CV),检测各种浓度的人类-cTnI(0.1-10 ng / mL)。(d)丝网印刷电极(SPE)上的聚酰胺(PAMAM)聚合物修饰石墨烯量子点(GQD)的差分脉冲伏安(DPV)曲线,表现出超低检测限和宽的检测范围。
Figure 5. 商业读出设备。(a)iPhone快速诊断横向阅读器,(b)基于Android的横向阅读器,(C)Novarum阅读器,(D)iBGstar。
该研究工作由马来西亚玻璃市大学M.K.Md Arshad课题组于2019年发表在Biosensors and Bioelectronics期刊上。原文:Graphene-based electrochemical biosensors for monitoring noncommunicable disease biomarkers(https://doi.org/10.1016/j.bios.2019.01.047)