智能传感器生物传感器(电化学传感器和生物传感器)

 

使用激光衍生石墨烯的电化学传感器和生物传感器

[导读]：作为开发新型电化学传感器和生物传感器的有前途的材料，激光衍生的石墨烯（LDG）技术正受到关注。与已建立的石墨烯合成方法相比，LDG具有许多优势，例如成本效益，快速的电子迁移率，无掩模，绿色合成，良好的导电性，孔隙率，机械稳定性和较大的表面积. 讨论了各种LDG传感和生物传感方案所取得的进展及其在环境监测，食品安全和临床诊断领域中的应用。最后，解决了基于LDG的电化学生物传感器的缺点和局限性，并突出了未来的趋势。

可以使用CO 2激光束在各种基板上制造石墨烯电极

KAUST的研究人员设计了一种简单的技术，该技术涉及使用激光束开发出石墨烯电极，该石墨烯电极的性能要优于以前的技术。

基于LDG / MIP的电化学传感器可以灵敏地和选择性地检测水样品中的BPA。

由石墨烯（一种非典型的碳形式）制成的电极可能会改变从临床诊断和食品安全到环境监测的各个领域中电活性物质的检测和测量。

石墨烯包括相互连接的蜂窝状碳原子环的几个高度有序的超薄片。除了对制造电化学传感器有价值的物理特性外，这种多层体系结构还为材料提供了出色的电子性能，特别是电催化活性和电导率。

石墨烯电极基本上是通过从石墨上剥离单个薄片或通过将前体的反应性气态混合物沉积到基板上来创建的。但是这些技术涉及时间密集，多步骤的生产和隔离过程。此外，在这些技术中，难以控制片材的氧化和堆叠。

为了优化技术上困难且成本高昂的方法，Khaled Salama实验室的科学家及其同事设计了一种简单，可扩展的技术，可使用激光束将碳或聚合物前体膜转换为石墨烯电极。

这种无掩模方法可用于合成均匀的三维多层电极，这些电极提供了高孔隙率和表面积的组合，这对下一代电化学传感器和生物传感器平台至关重要。

来自摩洛哥卡萨布兰卡哈桑二世大学的Salama小组及其同事在感测平台上结合了激光衍生的石墨烯（LDG）电极，以寻找酚类化合物和相关电活性生物分子的主要抗氧化剂来源。

与在使用碳电极的传统系统上显示的化合物相比，所有分析过的化合物在基于石墨烯的平台上均显示出更高的电催化活性。

基于石墨烯的平台在检测对乙酰氨基酚（一种常见药物）方面表现出出色的性能。

互联网小常识：以太网组网的基本方法：IEEE802.3标准定义了以太网MAC层和物理层的协议标准。Mac层均采用CSMA/CD方法和相同的帧结构。但不同的以太网在物理层的实现方式却不同。传统以太网的物理层标准定义方式为IEEE802.3 x Type-y name。其中x表示传输速率单位为Mbps，Type表示传输方式是基带还是频带，y为网段最大长度单位是100m，name表示局域网名称。

他们还在市售的片剂中区分了扑热息痛，该片剂将药物与抗氧化剂抗坏血酸混合在一起，通常会干扰标准电化学分析。

对一组称为儿茶酚胺的激素和神经递质的电化学行为的研究也提供了对这些化合物的氧化还原反应机理的见解。

与使用碳电极（SPCE）的常规系统相比，使用激光衍生的石墨烯电极（LSGE）的传感平台具有更高的电化学性能，可检测含硫化合物，药物，抗氧化剂，维生素，儿茶酚胺及其前体L-多巴。

可以通过各种电极修改方法来优化传感器性能。尽管生物受体（例如抗体，酶和核酸）提供了目标特异性传感器，但它们仍需要复杂的表面固定技术。

互联网小常识：按照检测的数据来源，入侵检测系统可以分为：基于主机的入侵检测系统和基于网络的入侵检测系统。

对于这种天然受体，有希望的替代物正在出现。称为分子印迹聚合物（MIP）的合成聚合物易于生产且经久耐用。

KAUST的研究人员打算改善传感器的制造，并将其应用扩展到其他疾病生物标记物和生物分子。正在开发MIP修饰的仿生传感器，用于乳腺癌生物标志物的早期检测。

研究人员通过使用MIP修改了LDG电极，从而创建了一种廉价的传感器来检测水和塑料样品中的双酚A（BPA）。

作为修饰的一部分，研究人员在施加的电压下，在BPA分子的存在下产生了聚吡咯，该BPA分子用作模板并在去除后在聚合物中形成印迹。与双酚F，雌二醇和肾上腺素等其他类似物质相比，该传感器对BPA的选择性和灵敏度更高。

将LDG电极与MIP结合使用将产生新的高灵敏度和选择性的电化学传感器。

据Salama称，这些基于MIP的传感器将有助于确保水保持纯净，清洁和无毒。

参考论文：

(2020) Electrochemical sensors and biosensors using laser-derived graphene: A comprehensive review. Biosensors andBioelectronics.doi.org/10.1016/j.bios.2020.112565。

互联网小常识：IEEE802.11定义了两种类型的设备，无线结点和无线接入点，工作在2.4GHZ的ISM波段内。速度为1Mbps，2Mbps。

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