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 新型生物传感器的研究进展# 谢鹏，陈圆圆，邓林红** （重庆大学生物工程学院，重庆 400044） 5 10 15 20 25 30 35 摘要：生物传感器近些年来在医疗卫生领域引起了越来越多的关注。生物传感器领域从 Clark 电极开始检测葡萄糖的那天起已经有了令人震惊的发展。生物传感器已经在日常生活 中起了日益重要的作用，因此每次生物传感器的进步都能引起很多人的关注。在介绍了几种 新型的生物传感器的结构、特点的基础上，探讨了生物传感器的研究进展、发展动向及应用 前景。 关键词：生物传感器；石墨烯；SPR；胆固醇 中图分类号：TP212.3 文献标识码：A Research progress of novel biosensors XIE Peng, CHEN Yuanyuan, DENG Linhong (Biology Engineering, Chongqing University, ChongQing 400044) Abstract: Biosensors have recently gained much attention in the field of health care. The area achieved tremendous progress from the time when the first Clark electrode for measurement of glucose was realized. Advances in the biosensor design are appearing at a high rate as these devices play increasingly important roles in our daily lives. After introducing the structure and characteristics of several novel biosensors, the recent research evolvement ,development trend applied prospect are discussed. Keywords: biosensor; graphene; SPR; cholesterol 1 引言 生物传感器的起源可以追溯到 1962 年，Leland C. Clark 首次提出了酶电极（enzyme electrodes）的概念从而在医疗科学技术里开拓了一个新的领域[1, 2]。由于酶电极在物理、化 学、材料科学和生物技术里的广泛应用，导致了很多技术成熟可靠的生物传感器的产生，因 此生物传感器还被应用到药学、农业科学、军工业甚至生物恐怖主义的检测和防护中[3-5]。 生物传感器最初被认为是一种特殊的化学传感器，它以不同的生物成分作为敏感材料。 由于生物成分的多样性，生物传感器也被分成很多中类别。生物传感器可以依据传输机理的 不同被分为：共振生物传感器、光学检测生物传感器、热能检测传感器、离子敏感场效应管 生物传感器和电化学生物传感器等[4] [6]。 近些年来，随着纳米技术的出现，纳米材料被越来越多的应用于生物传感器中[5]。金属 纳米颗粒、金属合金纳米颗粒以及碳纳米管等各种各样的纳米材料在传感器的电极和生物分 子的氧化还原中心之间的应用大大提高了生物传感器的敏感性[7, 8]。但是随着 2004 年石墨烯 （graphene）的出现[9]，它解决了以前纳米技术不能解决问题。由于石墨烯本身的优异的电 传输特性、高热能传导特性以及非常好的机械性和生物相容性[10, 11] 广泛的关注，已显示出它将在材料领域的应用潜力，必然会带来一个崭新的生物传感器时代。 基金项目：国家自然科学基金（No.；重庆市自然科学基金计划重点项目（CSTC, 2010BA5001） 作者简介：谢鹏，（1986-） 男，硕士研究生，主要研究方向：生物医学。 通信联系人：邓林红，（1960-） 男，博士生导师，长江学者特聘教授，主要研究方向：生物流变学与呼 吸道流变学。E-mail: denglh@cqu.edu.cn -1- 2 新型生物传感器  40  2.1  基于石墨烯的新型生物传感器 石墨烯(Graphene)是目前世界上最薄的新型二维纳米材料，它刚出现 7 年就已经成为纳 米材料领域的热点，它的发现者因此获得了诺贝尔物理学奖[9]。目前有关它在生物传感器领 域的报道比较少，下面将列举几个根据石墨烯而改进的生物传感器。 45  2.1.1  葡萄糖氧化酶生物传感器 由胰岛素缺乏而引起的糖尿病和高血糖在临床上常常表现为血糖浓度的不正常。由于糖 尿病的高死亡率