基于纳米仿生酶构建电化学生物传感器用于活性氧检测

摘要

活性氧是一类存在于人体内性质活泼的含氧物质的总称,紫外线、化学药品以及大气污染等都可以诱导人体内活性氧的产生.活性氧涉及多种生理和病理过程,是阿尔茨海默病、帕金森病、癌症等多种疾病的信号分子,活性氧浓度的检测可以预测这些疾病.但活性氧半衰期短,活细胞释放量少,因此,快速准确地检测活性氧浓度对疾病的诊断和预防至关重要.电化学生物传感器具有操作简单、响应快、成本低、易于微型化等优点,适用于实时原位检测活性氧.它作为一种重要的活性氧检测平台而受到研究者们的密切关注.传感材料是电化学生物传感器的核心部分,决定着传感器的灵敏度、响应速度、线性范围和检出限.因此,合理设计传感材料是构建高性能活性氧电化学生物传感器的重要环节.纳米仿生酶因其独特的催化活性、选择性及稳定性,近年来被广泛用于构建活性氧电化学生物传感器.作为两种典型的纳米仿生酶,普鲁士蓝和磷酸锰受到研究者的关注.其中,普鲁士蓝因具有较高的过氧化氢催化活性和选择性,被称为"人工过氧化物酶",一般用于检测过氧化氢.磷酸锰是一种独特的锰盐,可通过歧化反应从水溶液中快速去除超氧化物,一般用于检测超氧负离子.为提高上述两种纳米仿生酶的导电性、催化活性和稳定性,研究者一般将它们与高导电性材料复合,并通过调控纳米仿生酶尺寸和增加附着量等手段制备高效复合材料.本文围绕上述两种典型的纳米仿生酶(普鲁士蓝和磷酸锰),总结了其相关电化学生物传感器在活性氧检测中的研究进展.首先介绍了两种典型纳米仿生酶及其复合材料的制备方法和物化特性,然后概括了它们分别在过氧化氢和超氧负离子电化学生物传感器中的最新进展,特别是对其物化特性和检测性能的关系进行了相关分析.此外,本文还展望了上述两种纳米仿生酶的未来发展前景,对其基础研究和实际应用所面临的挑战给出了一些建议.