可以识别和测量生物分子的传感器的发明是生物学的关键进步。传感器已在多个行业中广泛使用,最著名的是在医学诊断领域。生物传感器通过整合信号转换和生物识别成分来构成生物检测系统。它们已针对广泛的生物检测应用开发。一类称为电化学生物传感器的生物传感器使用电分析设备,并具有更高敏感性,简单性,速度和生物分子识别选择性的优势。如今最受欢迎的电化学生物传感器之一是ISFET传感器,它执行生化测量和生物分子识别。ISFET最初是在五十多年前提出的,现在使用ISFET制造了最有前途的护理诊断和实验室设备。在本综述的论文中,提出了ISFET的历史,工作原理,制造过程以及建模和仿真技术。此外,还解释了一些物理方面和仿真方法。最后,我们讨论了它们在敏感和可靠地分析包括DNA,酶和细胞在内的多种生物分子中的应用。
摘要:在Covid-19的大流行过程中,学校学生与高等教育机构建立联系的机会减少了,亲自遇到科学榜样,讨论科学的职业选择并进行动手实践实验室活动。当前的化学研究人员(CCI)是一项成功的基于电化学的STEM职业干预计划,通过与教师和学生的共同创造过程进行了开发和评估。CCI的目标是2倍:首先,通过有形的科学榜样为学校学生提供职业建议,其次,通过动手活动为电化学基本面提供现实世界的背景。在此,据报道,据报道,迄今为止,有一千多名学生的发展从概念到交付,开发了一个新颖的电分析研讨会。学生的任务是解决为什么使用电导率计对电解质进行定量和定性分析而导致电池故障的原因。还通过使用课堂响应系统(也称为“点击器”)来匿名收集学生的反馈。与教师的反馈一起,提出了强大的评估,以衡量提供切实的科学榜样和研讨会的实用性的影响。关键词:电化学,中学,外展,研究人员■简介
摘要:垂直有序的介孔二氧化硅膜(VMSF)是由超毛孔和超薄垂直纳米渠道组成的一类多孔材料,它们在电分析传感器和分子分离的区域具有吸引力。然而,VMSF很容易从碳纤维电极中掉下来,从而影响其广泛的应用。在此,氮化碳纳米片(CNN)作为粘合剂层,可在玻璃碳电极(GCE)上稳定VMSF生长。CNN可以与VMSF的硅烷醇基团共价结合,从而有效地促进了VMSF在GCE表面上的稳定性。受益于VMSF的许多开放纳米孔,用碳水化合物抗原15-3(CA15-3)特异性抗体修改VMSF外表面,可以通过硅胶内部硅含量进行电化学探针的目标传输,从而通过硅胶内部降低敏感性检测到1000的nosion nanochnels,从0.47 mu/mL的检测极限。此外,提出的VMSF/CNNS/GCE免疫传感器能够高度选择性,准确地确定尖峰血清样品中的Ca15-3,该样品提供了一种简单有效的电化学策略,可在复杂的生物学标本中检测各种实用生物标志物。
这项工作报告了针对对Aquaporin-4(AQP4-ABS)的抗体的第一个电分析生物植物,其血清水平被认为是某些自身免疫性疾病的相关生物标志物。生物封装依赖于用生物素化蛋白修饰的磁性微粒用于捕获特定抗体的使用。将捕获的IgG用辅助抗体偶联的辣根过氧化物酶(HRP)酶标记。的放大测量传输,从而导致阴极电流变量与靶抗体的浓度成正比。评估开发的生物文化的分析和操作特征表明,它与迄今为止报道的唯一的生物传感器以及迄今为止的唯一生物传感器以及可商购的ELISA套件具有竞争力。所达到的检测值的限制为8.8 pg ml 1。此外,与ELISA套件相比,开发的生物平台在成本和护理操作能力方面是有利的。生物植物被应用于具有已知AQP4-ABS含量的对照血清样品的分析,以及来自健康个体的血清和被诊断为全身性红斑红斑(SLE)的患者(SLE)和阿尔茨海默氏症(AD)散发,可与Elisa方法相同的结果。2021 Elsevier B.V.保留所有权利。
进行GC电极表面修饰的不同策略。在这些策略中,用碳纳米材料(例如石墨烯及其变体(CVD石墨烯,氧化石墨烯,氧化石墨烯还原等)修饰GC表面)由于其出色的结构和电子特性,包括高机械强度,较大的表面积和出色的电导率[11-13],对电化学生物传感应用引起了极大的兴趣[11-13]。氧化石墨烯(GO)是由单个石墨层组成的二维纳米材料,其中包含各种氧化基团,例如羧基,环氧树脂或羟基[14,15]。还原的石墨烯(RGO)在电分析应用中证明了与GO或原始石墨烯相比具有多个优势。RGO板表面上存在的氧化官能团和缺陷可以增强电催化活性并实现进一步的修改[16]。GO的电化学还原是最强大的还原技术之一,因为它不涉及使用有毒试剂,而减少的GO不包含与使用还原剂相关的杂质。此外,可以通过调整施加的电位来很好地控制电化学还原过程,从而通过可量身定制的含氧组组成导致电化学减少的GO(ERGO)[16]。在Ergo中,最初GO的大部分含氧组在还原时会逐渐去除,从而恢复SP 2碳晶格。因此,堆叠的Ergo板之间以及床单和GC底物之间的π-π相互作用得到了增强,从而促进电子传递和电导率[17]。
屏幕打印电极(SPE)是广泛用于电化学传感器构造中的多功能工具,被认为是设计一次性电分析传感器的有效平台。他们提供了许多优势,包括快速和可靠的分析,高灵敏度,良好的选择性,易用性,微型化,均匀性,可移植性和成本效益。1出现了屏幕打印的概念,以满足对较小,负担得起的电化学设备的需求,从而使这些工具更容易访问和实用。屏幕打印技术通过葡萄糖生物传感器的开发获得了开创性的认可和商业成功。2在2000年代初期,基于SPE的设备的商业化在环境监测,食品安全和医疗保健等领域之间大大扩展。3的可负担性,可移植性和质量生产的易用性使SPE对包括药物和生物学分析在内的不同应用具有极大的吸引力。4个SPE已成功应用于现场检测各种矩阵的各种分析物,从而可以检测药物和其他生物分子。1 SPE的主要优点之一是它们的适应性:它们可以用作一次性,现成的电极或表面修饰以进行专业应用,使其适合于痕量测定生物分子。5,6 SPE技术的最新进步致力于通过整合纳米材料的创新表面修饰策略来提高性能。7修改用于提高灵敏度,提高选择性和总体稳定性的提高。8通常考虑两种主要方法:首先,通过结合聚合物,金属,复合物,酶和其他材料来改变印刷墨水组成,以开发新型的基于墨水的SPE;第二,修改
过程控制、污染监测和即时诊断的需求推动了化学和生化传感器的发展以及传统分析方法的改进。传感器的发展趋势是小型化、阵列并行化、降低检测限以及与化学计量学方法相结合,以应对新的分析应用领域。几年前,光学和电分析技术取得了突破性进展,此后,生化和化学传感器的传导方法的新颖性逐渐消退,创新动力正在减弱。尽管如此,识别元素的新策略以及能够测量样品中最小体积的极低浓度以监测细胞内过程的兴趣,增加了人们对进入传感新领域的兴趣[1]。量子计算的最新成功影响了工业 4.0 中一个领域的发展——量子传感的发展[2]。量子计算机最常用的方法是基于量子比特的量子电路,这与经典的量子态方法不同。与传统方法不同,量子比特系统并不处于确定的状态——它是 0 和 1 两个状态的平均值,根据量子力学,它可以是两者的相干叠加。测量量子比特会破坏这种相干性。此外,两个相互作用或具有特殊接近度的粒子可以表现出量子纠缠等物理现象;即使相距很远,在这种情况下也无法独立描述每个粒子的量子态。这种系统的可能实现是带电离子或自旋量子比特。带电离子对电场敏感,而基于自旋的系统主要对磁场作出反应。然而,两者都表现出所谓的内在敏感性,即它们表现出
壳聚糖涂层,源自甲壳类动物壳废物,具有固有的生物相容性和生物降解性,使它们适合各种生物医学和环境应用,包括电化学生物透镜。其胺和羟基官能团为化学修饰提供了丰富的位点,以增强电荷转移动力学并提供出色的粘附,从而实现了稳健的电极涂层接口进行电分析。本研究探讨了静电驱动的化学相互作用和交联密度的作用,该密度源自不同壳聚糖(CS)和戊二醛(GA)浓度在这方面的作用。研究阴离子([Fe(CN)6] 3 - /4-),中性(FCDM 0 / +)和阳离子([RU(NH 3)6] 2 + /3 +)氧化还原探针突显了通过含有正气收费路径的壳聚糖链与Dft分析计算的壳聚糖链与壳聚糖链的影响。我们的研究揭示了适当的CH与GA比如何对交叉连接功效和结果电荷转移动力学具有较大的影响,这主要是由于电触电驱动的,这是由于电动驱动的负电荷的亚烯酰胺离子朝向带阳性充电的阳性电荷载荷的外壳粒的迁移而促进了多达20倍分析的预浓度。值得注意的是,表面工程方法允许[Fe(CN)6] 4-检测限制的两个数量级增强,从裸机的0.1 µm到适当的水凝胶修饰后,裸露的GCE降至0.2 nm。
在图1A中提供了经典的电化学实验设置,我们可以观察到,在感兴趣的解决方案中,我们可以观察到商业上可用的固体玻璃碳的工作(直径为3 mm,我们),计数器(CE)和参考(RE)电极。这是电化学的支柱,产生有用的电化学和电分析结果。使用这些电极,可能需要通过电极清洁(电化学上)和/或在实验性测量之间进行电极清洁和/或抛光来补充工作电极的表面,这是由于物种或离子的吸附以及经验间测量过程中可能导致交叉歧义的记忆工作。围绕此方法的一种方法是使用屏幕打印的石墨电极,请参见图1B,这些电极已显示提供相同的电化学测量值,但具有以下益处:[1-15] 1.成本效益:与传统的固体电极相比,屏幕打印的电极相对便宜,因此由于其经济规模而使其用于研究和工业应用; 2。一次性:由于它们是廉价的屏幕打印电极,通常是一次性的,因此消除了清洁的需求,并降低了样品之间交叉污染的风险; 3。微型化和低体积:可以用在较小的整体区域工作的较小的电极制成屏幕打印的电极,从而可以使用屏幕打印的电极,在该电极中使用较小的样品体积允许设备小型化是一个优势。经典用途结合了微流体和
具有有利的电化学特征的2D/2D异质结构(HTS)的生产具有挑战性,特别是对于半导体过渡金属二甲硅烷基(TMDS)而言。在这项工作中,我们引入了一项基于CO 2激光绘图仪的技术,用于实现包括氧化石墨烯(RGO)和2D-TMDS(MOS 2,WS 2,MOSE 2,MOSE 2和WSE 2)的HT膜。该策略依赖于激光诱导的异质结构(LIHTS)的产生,在辐照后,纳米材料在形态和化学结构中显示出变化,成为导电易于转移的纳米结构膜。LIHT在SEM,XPS,Raman和电化学上详细介绍了LIHT。激光处理诱导GOS转化为导电性高度去角质的RGO,并用均质分布的小型TMD/TM-氧化物纳米片装饰。所获得的独立式LIHT膜被用来在硝酸纤维素上构建独立的传感器,其中HT既可以用作传感器和传感表面。所提出的硝酸纤维素传感器制造过程是半自动化和可重现的,可以在相同的激光处理中生产多个HT膜,并且模具印刷可以定制设计。证明了不同分子(例如多巴胺(神经递质),儿茶素(黄酮醇)和过氧化氢)在电分析检测中的卓越性能,从而获得了生物学和农业样本中的纳米摩尔限制,并获得了高纤维抗性的纳摩尔限制。考虑到强大而快速的激光诱导的HT产生以及涂鸦所需模式的多功能性,提出的方法是通过可持续和可访问的策略开发电化学设备的破坏性技术。