用于丝网印刷光电化学生物传感器的功能纳米材料的最新进展

杨美清; 王路; 卢浩滋; 杨耀成; 刘松

doi:CNKI:SUN:WLHX.0.2025-02-003

物理化学学报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (02) : 38 -53. DOI: CNKI:SUN:WLHX.0.2025-02-003

用于丝网印刷光电化学生物传感器的功能纳米材料的最新进展

杨美清, 王路, 卢浩滋, 杨耀成, 刘松

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摘要

光电化学(PEC)生物传感器因其低背景、高灵敏度、高特异性和快响应速度等优点而备受关注。近年来，一次性丝网印刷电极(SPE)的引入极大地推动了PEC生物传感器的发展，使丝网印刷PEC生物传感器成为一种应用前景广阔的分析工具。在丝网印刷PEC生物传感器的构建过程中，光活性纳米材料起着至关重要的作用，因为它们不仅可用作光电转换平台，还可用作生物识别元件的装载平台。然而，单纯的光活性材料通常存在一些缺点，比如固有的毒性、宽带隙、高的电子空穴对重组率等，因此，通过各种设计策略来改善光活性材料的光电特性是十分必要的。为了获得高灵敏度的丝网印刷PEC生物传感器，通常还需要将高性能光电极与各种信号放大策略相结合。鉴于此，我们在本文中首次对用于丝网印刷PEC生物传感器的光活性材料进行了系统总结，并将其归为四大类：金属氧化物、金属硫族化合物、碳纳米材料和铋基纳米材料。同时，我们重点关注了光活性材料的设计策略，例如形态调控、元素掺杂、异质结构建等。此外，我们还通过具有代表性的丝网印刷PEC免疫传感器和丝网印刷PEC适体传感器介绍了一些信号放大策略，如酶标记放大(ELA)策略、聚合酶链反应(PCR)策略、滚环扩增(RCA)策略和杂交链式反应(HCR)策略。最后，我们还讨论了丝网印刷PEC生物传感器目前面临的挑战和前景。我们希望通过本文让读者全面了解丝网印刷PEC生物传感器的最新进展，并为该领域的未来发展提供可行性指导。