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技术资料/正文
中性介质的葡萄糖检测解决方案-西班牙Micrux微电极的修饰后三电极电化学检测
187 人阅读发布时间：2023-11-22 12:57
糖尿病是21世纪人类常见的疾病之一。血糖水平的持续监测在糖尿病的现代治疗中起着关键作用。现有的用于定量测定葡萄糖的酶法、设备和测试系统非常灵敏和准确，但是它们具有许多缺点，例如由生物催化剂的蛋白质性质引起的高成本酶组分和不稳定的变性倾向。因此寻找新的无酶葡萄糖氧化催化剂越来越受到研究者的关注。
电化学催化剂（电催化剂）可以加速电化学氧化或还原反应，并能够电氧化或电还原电化学惰性分子，如葡萄糖、尿素、肌酸酐和胆固醇。目前，各种形式的贵金属和过渡金属被广泛用作电化学催化剂：金属纳米材料、氧化物和氢氧化物、盐和络合物。高催化活性与主要在碱性介质中形成反应性氧-羟基络合物有关。这些配合物可以电化学氧化惰性化合物，而高选择性与分子印迹聚合物的使用有关纳米材料为电化学分析提供了广泛的机会。为了取代胆固醇氧化酶，研究了金和银纳米颗粒在水-有机乳液中电氧化胆固醇的催化性能。合成了个普鲁士蓝（人工过氧化物酶）纳米颗粒，并研究了其在过氧化氢分解中的催化活性。钯基纳米材料，由于其电子结构的特殊特征，它催化了广泛的反应，值得特别关注。
大量出版物介绍了钯基材料的电催化性能，并描述了它们在太阳能电池、燃料电池、以及对乙酰氨基酚、硝基酚、肼、葡萄糖、，和生物、天然和工业流体中的其他化合物。研究表明，基于钯纳米粒子的无酶电催化体系与镍、铜或碳等其他纳米材料相比，具有许多优势。钯纳米颗粒的优点包括高底物敏感性、相当大的催化活性、足够的稳定性、高导电性和广泛的表面积比。研究基于钯的多金属纳米材料的性质具有特殊的意义。纳米颗粒结构中另一种金属的存在通常会增强，由于协同效应而产生的催化性能还对其他结构给予了相当大的关注，这些结构在乙醇、甲醛和甲酸的氧化中具有高电催化活性，例如Pd-Ag。
尽管研究人员对电催化剂非常感兴趣，但目前已知的大多数基于金属（特别是钯）纳米粒子的无酶催化剂不适用于全血样品的直接分析。原因是它们仅在强碱性介质中表现出高的电催化活性（pH 10-12），这需要额外的处理，从而使生物传感器的测定变得复杂。因此在中性介质（pH 7.4）中合成和研究用于无酶葡萄糖氧化和测定的新型电催化剂是一个重要问题，涉及开发用于更便宜、更准确地测定人体血液中葡萄糖的新方案。
目前只有一篇出版物致力于在接近生理pH下涉及纳米颗粒的电催化反应。该论文描述了基于钯纳米颗粒的电子催化系统，并表明它们在pH 7.4下对磷酸盐缓冲溶液（PBS）中的葡萄糖具有活性。然而，这些系统的缺点是测定灵敏度低，可能是由于电极表面的纳米颗粒浓度低引起的，因为合成是通过化学方法进行的，而采用液滴铸造技术对电极进行了改性。本研究的目标是在用羧化碳纳米管修饰的厚膜碳电极，并研究该体系在中性介质（pH 7.4）中对葡萄糖氧化的电催化性能。
西班牙Micrux裸电极在经过羧化多壁碳纳米管悬浮液的液滴沉积和银和钯的逐层电化学沉积来改性后，修饰电极在中性介质中对葡萄糖的电化学氧化表现出显著的催化活性。该结果可用于开发用于葡萄糖定量测定的无酶电催化传感器。
电化学催化剂（电催化剂）可以加速电化学氧化或还原反应，并能够电氧化或电还原电化学惰性分子，如葡萄糖、尿素、肌酸酐和胆固醇。目前，各种形式的贵金属和过渡金属被广泛用作电化学催化剂：金属纳米材料、氧化物和氢氧化物、盐和络合物。高催化活性与主要在碱性介质中形成反应性氧-羟基络合物有关。这些配合物可以电化学氧化惰性化合物，而高选择性与分子印迹聚合物的使用有关纳米材料为电化学分析提供了广泛的机会。为了取代胆固醇氧化酶，研究了金和银纳米颗粒在水-有机乳液中电氧化胆固醇的催化性能。合成了个普鲁士蓝（人工过氧化物酶）纳米颗粒，并研究了其在过氧化氢分解中的催化活性。钯基纳米材料，由于其电子结构的特殊特征，它催化了广泛的反应，值得特别关注。
大量出版物介绍了钯基材料的电催化性能，并描述了它们在太阳能电池、燃料电池、以及对乙酰氨基酚、硝基酚、肼、葡萄糖、，和生物、天然和工业流体中的其他化合物。研究表明，基于钯纳米粒子的无酶电催化体系与镍、铜或碳等其他纳米材料相比，具有许多优势。钯纳米颗粒的优点包括高底物敏感性、相当大的催化活性、足够的稳定性、高导电性和广泛的表面积比。研究基于钯的多金属纳米材料的性质具有特殊的意义。纳米颗粒结构中另一种金属的存在通常会增强，由于协同效应而产生的催化性能还对其他结构给予了相当大的关注，这些结构在乙醇、甲醛和甲酸的氧化中具有高电催化活性，例如Pd-Ag。
尽管研究人员对电催化剂非常感兴趣，但目前已知的大多数基于金属（特别是钯）纳米粒子的无酶催化剂不适用于全血样品的直接分析。原因是它们仅在强碱性介质中表现出高的电催化活性（pH 10-12），这需要额外的处理，从而使生物传感器的测定变得复杂。因此在中性介质（pH 7.4）中合成和研究用于无酶葡萄糖氧化和测定的新型电催化剂是一个重要问题，涉及开发用于更便宜、更准确地测定人体血液中葡萄糖的新方案。
目前只有一篇出版物致力于在接近生理pH下涉及纳米颗粒的电催化反应。该论文描述了基于钯纳米颗粒的电子催化系统，并表明它们在pH 7.4下对磷酸盐缓冲溶液（PBS）中的葡萄糖具有活性。然而，这些系统的缺点是测定灵敏度低，可能是由于电极表面的纳米颗粒浓度低引起的，因为合成是通过化学方法进行的，而采用液滴铸造技术对电极进行了改性。本研究的目标是在用羧化碳纳米管修饰的厚膜碳电极，并研究该体系在中性介质（pH 7.4）中对葡萄糖氧化的电催化性能。
西班牙Micrux裸电极在经过羧化多壁碳纳米管悬浮液的液滴沉积和银和钯的逐层电化学沉积来改性后，修饰电极在中性介质中对葡萄糖的电化学氧化表现出显著的催化活性。该结果可用于开发用于葡萄糖定量测定的无酶电催化传感器。