图 1.4 石墨烯结构示意图

Hummers 法[23]合成 GR 包括合成还原态氧化石墨烯和还原 GR 两个过程，它采用在 浓硫酸中，经石墨粉末与高锰酸钾氧化反应后，得到平面上主要为环氧基团和酚羟基及在 边缘有衍生羧酸基的棕色石墨薄片（ Flake Graphite ），此 Flake Graphite 可以经高剪切而 剧烈搅拌剥离或超声为氧化石墨烯（ Graphene Oxide ），并形成浅棕色稳定的单层氧化 石墨烯悬浮液。氧化石墨烯薄片因其共轭网络受到官能化，使其具有绝缘特质。可经还原 处理使其部分还原，得到经化学修饰（ chemical modification ）后的石墨烯薄片。这个氧 化−剥离−还原的过程可让不可溶的石墨粉末有效的在水中变得可加工的还原氧化石墨 烯。经 Hummers 法制得的还原氧化石墨烯或石墨烯产物的导电性不如未经处理的石墨烯， 但在大部分实验中，我们需要的都是具有更多加工性的溶液，而这一方法很好的达到了这 一目的。

图 1.5 Hummers 法合成石墨烯[24]

1.3.2 纳米金颗粒

纳米金颗粒[25]即为金颗粒的直径为纳米级别，可用作生物探针或者免疫学检测的标 记物。纳米金颗粒具有高电子密度特性，纳米金标记技术[26]其实就是将蛋白质等高分子 吸附到纳米金颗粒表面的过程。由于纳米金粒子吸附蛋白质的能力很强，可以与免疫球蛋 白、葡萄球菌 A 蛋白、糖蛋白、毒素、酶、牛血清白蛋白、激素、抗生素等非共价结合。 纳米金颗粒在很多方面都有作用，如作为显微镜的示踪物，应用于均相溶胶颗粒免疫测定 技术以及流式细胞仪，应用于应用于斑点金免疫渗滤测定以及免疫印迹技术，运用于生物 传感器以及生物芯片等等。论文网

图 1.6 纳米金颗粒

1.5 基于纳米材料的电化学生物传感器

近年来，将纳米技术、表面科学等方法引入电化学生物传感器的研究已成为新的研究 领域，且取得很大成功。纳米材料因具备优异的化学与物理性能，电催化性能也比较独特， 尤其是它具有独特的量子尺寸效应以及表面效应，这些特性使得电化学传感器的性能得到 提高。基于纳米材料的电化学生物传感器呈现出更多优异性能，如体积更小、速度更快、 检测灵敏度更高和可靠性更好等 [27]。金属纳米粒子具有极佳的比表面积，可用于固定生

物分子，如酶、蛋白质、DNA 等，且在很多化学反应中都具有很高的催化活性，因此， 在很多电化学生物传感器的制备中都使用了纳米材料[28-29]。

图 1.7 纳米技术与电化学传感技术的结合

Limoges 等[30]首次将 AuNPS 作为标记物应用于电化学免疫传感器（ Electrochemical immunosensor ），在过去几年中，纳米尺寸材料在电化学生物传感器的应用上得到了快速 的发展。

杨海朋等[31]以生物传感器的分类在电化学生物传感器的应用为视角，综述了电化学 生物传感器应用与研究进展。主要从纳米材料构建电极和纳米材料作为指示剂展开讨论。 因纳米材料的高比表面积、电催化效应以及其他特性的电化学性质，使其最早地应用于电 化学生物传感器的构建。Wang 及 Musameh 首次将碳纳米管( Carbon Nano Tube，CNT )、 酶分散在聚四氟乙烯结合体上[32]，制备得到的修饰电极表明了碳纳米管对 NADH 及过氧 化氢都具有电催化作用，并且在三维碳纳米管/四氟乙烯基质中结合了乙醇脱氢酶/NAD + 及葡萄糖氧化酶之后，使其在低电位条件下都可以用于检测 H2O2 和 NADH。他们还发现 碳纳米管修饰电极不仅在加速电子传递方面有特殊作用，还可以减少电极污染。与 GO/Teflon 修饰电极相比，以碳纳米管为基础的复合装置表明 CNT/Teflon 生物复合体具有 更高的灵敏性。