第30卷第11期2011年11月分析测试学报FENXI CESHI XUEBAO （Journal of Instrumental Analysis ）Vol.30No.111216 1223
收稿日期：2011－09－21；修回日期：2011－10－10
基金项目：国家自然科学基金资助项目（20975056，81102411）；青岛市科技计划基础研究项目（091330jch ）；山东省自然基金
（ZR2011BZ004，ZR2011BQ005）；NSFC －JSPS 中日合作与交流项目（21111140014）；山东省泰山学者资助项目
（TS20070711）
*通讯作者：王宗花，博士，研究方向：生命分析化学，Tel ：0532－85950873，E －mail ：wangzonghua@https://www.doczj.com/doc/c312468654.html,
夏延致，博士，研究方向：纳米复合材料、纳米多功能纤维材料，Tel ：0532－85953069，E －mail ：qdxyzh@https://www.doczj.com/doc/c312468654.html,
基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展
王宗花1，2*，郭新美1，2，夏建飞1，2，张菲菲1，2，夏延致1，2*，李延辉1
（1．青岛大学纤维新材料与现代纺织实验室
国家重点实验室培育基地，山东青岛266071；2．青岛大学化学化工与环境学院，山东
青岛266071）摘要：近年来，纳米材料在电化学生物传感器领域的研究已成为前沿性的内容。纳米材料具备优异的物
理、化学、电催化等性能，加之其量子尺寸效应和表面效应，可将传感器的性能提高到一个新的水平。基于
纳米材料的电化学生物传感器呈现出体积更小、速度更快、检测灵敏度更高和可靠性更好等优异性能。该文
按照纳米结构的分类，综述了近几年基于以下纳米材料在电化学生物传感器领域的最新发展和应用：零维纳
米材料—
——纳米微粒；一维纳米材料———纳米管、纳米线和纳米棒；二维纳米材料———纳米超薄膜。引用参考文献78篇。
关键词：纳米材料；零维；一维；二维；电化学生物传感器；研究进展
中图分类号：O657.1；G353.11文献标识码：A 文章编号：1004－4957（2011）11－1216－08
doi ：10.3969/j.issn.1004－4957.2011.11.003
Development of Electrochemical Biosensors Based on Nanomaterials
WANG Zong-hua 1，2*，GUO Xin-mei 1，2，XIA Jian-fei 1，2，ZHANG Fei-fei 1，2，XIA Yan-zhi 1，2*，LI Yan-hui 1
（1．Laboratory of Fiber Materials and Modern Textile ，The Growing Base for State Key Laboratory ，Qingdao University ，
Qingdao 266071，China ；2．College of Chemical and Environmental Engineering ，
Qingdao University ，Qingdao 266071，China ）
Abstract ：In recent years ，it is of great theoretical and practical value to make a research on electro-
chemical biosensors．People are paying more and more attention to the preparation of biosensors based
on nanomaterials ，and the nano-technology has provided infinite imagination space for the develop-
ment of electrochemical biosensors．Nanomaterials not only have the excellent physical ，chemical
and electrocatalytic properties ，but also show the quantum size effect and surface effect ，which can
improve the electrochemical biosensors obviously to a new and high level．Therefore ，the electro-
chemical biosensors based on nanomateirals show many excellent performances ，such as smaller vol-
ume ，faster speed ，higher sensitivity and better stability ，etc．According to their structures ，the
nanomaterials can be divided into three categories ，e.g．zero-dimentional ，one-dimensional and
two-dimensional nanomaterials．In this article ，the development and application of electrochemical
biosensors based on following nanomaterials ，zero-
dimensional nanoparticles （such as metal nanoparti-cles ，quantum dots ，magnetic nanoparticles ，etc．），one-dimensional nanomaterials （nanotubes ，
nanowires and nanorodes ）and two-dimensional nanostructured thin films （like graphene ）were re-
viewed．78related references were cited in this review．
Key words ：nanomaterials ；zero-dimension ；one-demension ；two-dimension ；electrochemical bio-
sensors ；development
纳米材料是尺寸介于原子和宏观物质之间的一类材料，其尺寸一般在1 100nm 之间。纳米材料
在20世纪80年代由德国物理学家Gleiter ［1］最先发现，自问世以来，受到人们的高度关注，纳米材料
科学成为当今最活跃的研究领域之一。对纳米材料的初期研究主要集中在纳米微粒，逐渐涉及到纳米
第11期王宗花等：基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展
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丝、纳米管、微孔、介孔材料和由上述材料组成的薄膜与块体结构材料，以及一些高级形式的纳米材料，如核壳型纳米材料、复合纳米薄膜及功能化的纳米材料等。纳米材料以优异的物理化学性质，受到众多传感器研究者的青睐。
生物传感器是近数十年发展起来的一种新型传感器［2］，是一门集化学、生物学、医学、物理学、电子技术等诸多学科于一身的交叉学科［3］。生物传感器以其专一的识别功能，可在复杂的有机、生化样品中对目标化合物进行快速分析，甚至具有可对生物活体进行分析的独特优势。因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、可在复杂体系中进行在线连续监测等优点，特别是高度自动化、微型化与集成化的特点，使其获得蓬勃迅速的发展。
近年来纳米技术的发展为生物传感器的发展带来了新的生机，探究纳米材料在生物传感器中的应用这一崭新的研究领域应运而生。应用纳米技术的两大效应———量子尺寸效应和表面效应可将传感器的性能提高到一个新的水平。与传统的生物传感器相比，基于纳米材料的生物传感器呈现出体积更小、检测速度更快、灵敏度更高和可靠性更好等优异性能，在临床诊断、工业控制、食品和药物分析、环境监测以及生物技术、生物芯片等诸多领域有着广阔的应用前景［4－8］。
本文按照纳米结构的分类，从以下几个方面综述了近年来纳米材料在电化学生物传感器方面的最新发展和应用：基于零维纳米材料———纳米微粒的电化学生物传感器、基于一维纳米材料———纳米管、纳米线和纳米棒的电化学生物传感器、基于二维纳米材料———纳米超薄膜的电化学生物传感器。
1基于零维纳米微粒的电化学生物传感器
纳米微粒具有独特的化学和物理性质，可应用于电学、光学、催化、磁性材料、生物技术、药物输送等领域。其中，电化学生物传感器是纳米微粒最有前途的应用领域之一。随着纳米技术的发展，越来越多的纳米微粒被应用到电化学生物传感器中，如金属纳米粒子、量子点、磁性纳米粒子等。1.1金属纳米粒子
金属纳米粒子，特别是贵重金属纳米粒子，如金纳米粒子、钯纳米粒子等，具有极佳的比表面积，可用于生物分子如酶、蛋白质、DNA等的固定，能增加固定的分子数量，对很多化学反应都有高的催化活性，已广泛应用于各种电化学生物传感器的制备［9］。
近年来，众多研究者将重心转移至金属纳米粒子复合材料，即将金属纳米粒子与其他材料复合，将两者的性能有机地结合，赋予这种纳米复合材料新的特性，使其在电化学生物传感器中得到更广阔的应用。目前，金属纳米粒子的复合材料主要集中在基于导电聚合物（如聚吡咯等）、纳米碳材料的金属纳米复合材料以及其它类型的复合材料等方面。为了将不同的修饰材料固定在电极表面以实现特定的目的，研究者不断地探索各种修饰电极的方法［10］，主要包括静电吸附、电化学沉积法（电镀）、自组装法等。
将金属纳米材料固定到聚合物修饰电极表面，多采用电沉积的方法。Hsiao等［11］通过电聚合和电沉积2个步骤制备出一种基于导电聚合物聚（3，4-亚乙二氧基噻吩）（PEDOT）和金纳米粒子（AuNPs）的丝网印刷电极，用于对半胱氨酸的测定。同以往方法相比，AuNPs的制备方法更为简便。将EDOT、羟
溶液混合搅拌，即可得到AuNPs溶液。导电聚合物PEDOT具有大丙基-β-环糊精（HP-β-CD）和HAuCl
4
的比表面积并形成一个紧凑的阵列，能够负载大量的AuNPs，提高了催化效率。该复合材料修饰的电极对半胱氨酸和谷胱甘肽具有很高的选择性。
纳米碳材料，如碳纳米管（CNTs）、石墨烯等，具有大的比表面积可以增加金属纳米粒子的负载量，有效提高催化效率。高娜［12］利用功能化后CNTs表面携带的大量含氧官能团能起到稳定纳米粒子的作用，制备出非共价键合的CNTs/钯纳米粒子复合物，用Nafion分散该粒子复合物，旋涂到电极上，制备出快速响应的葡萄糖电化学生物传感器。阳离子交换试剂Nafion可防止抗坏血酸、尿酸和乙酰氨基酚对葡萄糖检测的干扰。
Sahoo等［13］基于自组装技术，通过控制一定的电位，在CNTs上有选择性、可控地电沉积银纳米粒子，将得到的CNTs/Ag复合物用于电极修饰，制备出对无标记单链DNA快速响应的电化学生物传感器。该方法具有无化学试剂、无催化剂、简便快捷的优势。所采用的纳米自组装技术可制备出符合人
分析测试学报第30卷
们构想的稳定、具有几何外观结构的纳米复合物。在自组装的过程中，并不是大量的基本结构单元（原子、离子、分子）之间通过弱的作用力简单叠加，而是个体在基于非共价键作用下同时自发地组织或聚集成一个紧密、有序的整体，是一种整体的复杂的协同作用。因此，自组装技术具有广阔的发展前景。
基于金属纳米粒子及金属纳米粒子复合材料的化学修饰电极灵敏度高、稳定性好，在生物样品分析方面具有良好的应用前景，能够为实现直接电子传递的第三代生物传感器的研制提供技术保障。1.2量子点
量子点（QDs）又称为半导体纳米微晶体，是显示量子尺寸效应的半导体纳米微晶体，其尺寸小于相应体相半导体的波尔直径，通常在2 20nm之间。由于具有独特的光学、电化学和电致化学发光特性，已受到了广泛的重视，而利用QDs构建电化学生物传感器则是其最有前景的应用领域之一。
QDs作为电极的修饰剂，不仅能够增加电化学传感器中生物活性分子的固定量，提高传感器的灵敏度。而且QDs与其他材料结合，可以改善电化学响应特性，增强电子的传递速率［14］。基于QDs （CdTe、CdS、CdSe等）的各类电化学生物传感器已有大量研究报道。如张渝阳等［15］用CdTe QDs和碳纳米管组装了一种CdTe QDs标记的DNA电化学传感器，将氨基修饰的单链DNA探针共价键合固定在羧基化的碳纳米管修饰金电极上后与CdTe QDs标记的目标DNA杂交。该方法充分利用了CdTe QDs与碳纳米管两种纳米材料的信号扩增效应，将纳米技术、核酸杂交技术与电化学技术有机结合起来。Jie 等［16］采用CdSe QDs与CNTs和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）结合制备了一种灵敏的电化学发光免疫传感器。CdSe QDs－CNTs复合物具有良好的电化学发光稳定性和生物相容性，提高了传感器的灵敏度。PDDA具有良好的成膜性且易进行化学修饰，可通过共轭作用与CdSe QDs－CNTs复合物结合，增加电化学发光的信号。这是PDDA首次应用到电化学发光生物传感器中。该方法制备的传感器具有易于制备、重复性高、灵敏等特点。Liu等［17］采用CdTe、CNTs和Nafion构建了一种葡萄糖氧化
酶电化学生物传感器；史传国等［18］采用血红蛋白和CdSe基于静电吸附和自组装技术制备出H
2O
2
生物
传感器。基于QDs及复合材料的电化学传感器表现出灵敏度高、稳定性好、对特殊生物样品有良好的检测效果等特点。
为了使QDs与其他材料更好地结合，有研究者探索了QDs与其他纳米材料复合的制备技术。Cao
等［19］用氧化石墨烯（GO）一步法直接制备出石墨烯－CdS纳米复合物。将GO、Cd（CH
3COO）
2
·2H
2
O
超声分散于二甲基亚砜（DMSO）中，控制一定的条件，在GO还原为石墨烯的过程中，CdS沉积到石墨烯表面。该方法具有操作简便，无需分子连接物连接QDs与石墨烯等优势。Chang等［20］通过CdS QDs 在石墨烯上原位生长，制备出非共价键结合的CdS－石墨烯复合物，该复合物的光电效应和电子传递速率有明显的提高。
随着新的QDs纳米复合材料制备技术的创新与发展，结合QDs独特的光学、电化学和电致化学发光等优异性能，基于QDs的电致化学发光传感器、电化学免疫传感器、蛋白质传感器、DNA传感器等正向操作简便、速度快、灵敏度高、选择性好、检测线性范围宽和能实时检测等方面发展。这些传感器将在食品和药物分析、环境监测和临床诊断等众多领域中逐渐显示出巨大的潜力。
1.3磁性纳米粒子
磁性Fe
3O
4
纳米粒子是近年来研究较多的纳米材料之一，除了有一般纳米材料所具有的表面效应、
量子尺寸效应、催化效应外，还具有良好的生物相容性、较高的导电性和无毒副作用等优点。由于具
有特殊的物理和化学等性能，Fe
3O
4
纳米粒子已被成功应用于各种类型的电化学生物传感器中，如磁
控电化学生物传感器、酶电化学传感器、DNA电化学传感器等，使传感器的检测灵敏度得到显著提高，生化反应时间明显缩短，检测通量显著增加，为其在电化学生物传感器领域提供了广阔的应用前景［21－22］。
2基于一维纳米管、纳米线、纳米棒的电化学生物传感器
近年来，一维纳米材料（如纳米线、棒、管）［23］相继被发现，引起了国际上的广泛关注。其独特的结构和性质，引起了广大电化学工作者的重视。
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第11期王宗花等：基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展
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2.1碳纳米管
在纳米微管的研究中，以CNTs的研究最为热门。自1991年被Iijima［24］发现以来，CNTs因其独特的结构、优良的电化学和机械等性能，在纳米电子器件、催化剂载体、储氢材料、超强复合材料等诸多领域取得了较大的突破，已引起物理、化学及材料等科学界的极大关注。CNTs经羧基化后可进一步衍生化，实现与酶、抗原/抗体和DNA的固定，通过各种模式制成具有特定功能的电化学生物传感器［25］。
2.1.1CNTs化学修饰电极本课题组在CNTs修饰电极方面做了近10年的研究，并率先开展了CNTs修饰电极在分子分离和识别领域的应用研究。引入新的途径和物质构制了3类高生物兼容性的CNTs修饰电极，用于生物分子的分离和测定，并对生物分子的电分离、电催化和分子识别机理进行了探讨；将CNTs经过不同的处理，甚至在管被破坏的情况下，分别采用涂层和镶嵌的方式制备修饰电极，研究了其对多巴胺和抗坏血酸电分析性能的影响［26］；研究了电极表面的孔性结构对分析生物分子的影响［27］，提出了CNTs修饰电极的界面孔性是生物分子分离的重要原因。随后，为改善CNTs的分散性和提高其认知性能，本课题组率先采用α-、β-、γ-CD非共价修饰CNTs［28－29］，用不同的CD和CD 衍生物构建各种功能化CNTs修饰电极界面，界面体现了一种新颖的小孔径CD充填在大的CNTs集合体孔隙中的建筑层，既发挥了CNTs独特的性能，又体现了CD细微的认知能力，将此修饰电极用于胸腺嘧啶和鸟嘌呤的测定，得到了良好的效果；系统研究了o-、m-、p-硝基酚在各种CD/CNTs电极上的电化学行为，展示了该类型修饰电极的较好的电催化和分子识别能力。研究表明，CD选择性的络合行为，即识别能力，取决于内部的孔径大小和取代基的类型及数量。研究结果为电化学生物传感器对某些结构异构体，甚至是同系物和手性物的分离测定提供了新方法。继之，将CNTs与导电聚合物（聚茜素红、聚吡咯等）复合，利用两者的协同增效作用，制备出电化学生物传感器［30－33］，用于多巴胺、尿酸、抗坏血酸及槲皮素等生物活性分子的测定，并成功用于实际样品的分析。该类传感器具有灵敏度高、选择性好、检测线性范围宽等优异性能。
此外，一些研究者也做了相关工作，主要是用聚合物对碳纳米管进行共价或非共价功能化［34－35］。聚合物膜不仅电化学响应信号大，而且具有较大的化学和电化学稳定性，以及较强的抗干扰和抗毒害能力。形成的复合物的性能不仅是各种组成材料的简单加合，还具有协同效应，由此获得了高催化活性的电极修饰材料。研究者利用一些特殊的化学反应（如酯化、亲核加成等）使聚合物与碳纳米管进行共价键结合；利用氢键、π－π键、静电引力、范德华力、疏水和亲水作用使小分子在CNTs侧壁上吸附，而大分子通过高聚物链缠绕而实现非共价修饰。利用制备的碳纳米管/聚合物复合材料用于电极的修饰，研究其对多巴胺、抗坏血酸、NADH等活性物质的检测，均取得了良好的效果［36－40］。
2.1.2酶传感器酶传感器是发展最早，也是目前最成熟的一类生物传感器。其原理是通过换能器记录生物分子在固定化酶催化作用下的化学变化，从而间接测定待测物的浓度。
CNTs的发现为酶电化学生物传感器的发展提供了一个广阔的新天地。以CNTs为酶的固定材料及基础电极的修饰材料制成的传感器即为新型的CNTs修饰酶电化学生物传感器，主要包括葡萄糖氧化酶［41］、辣根过氧化物酶［42］及某些双酶［43］传感器等。CNTs的优良性能为酶传感器带来了很多优点：①CNTs具有良好的电化学性能，作为电极的修饰材料，在氧化还原反应中能有效提高电子的传递速率，缩短酶传感器的响应时间，降低过电位，从而提高检测速度；②CNTs特殊的中空管状结构，使其具有大的比表面积，羧基化后，其表面携带功能基团多，能够增加酶的负载量，从而提高酶传感器的灵敏度；③CNTs良好的生物相容性，能够保持负载酶的生物活性，从而使酶传感器的稳定性增加，使用寿命延长。
2.1.3免疫传感器免疫传感器是利用抗原（抗体）对抗体（抗原）的特异性识别，将抗原（或抗体）结合在生物敏感膜上来测定样品中相应抗体（或抗原）浓度的一类传感器。该类传感器具有操作简便、快速和灵敏等优点，其性能主要取决于生物活性物质的固定化技术，能否成功地实现抗原（抗体）的固定或修饰，并保留其原有的生物活性，是制备免疫传感器的关键。CNTs以其优异的性能，受到免疫传感研究者的关注。通过使用分散剂或包埋物将CNTs修饰到电极表面，结合不同类型的抗原或抗体，可制备出具有特异性的免疫传感器。赵广英等［44］将CNTs包埋于海藻酸钠中，制成导电性良好的复合物，
分析测试学报第30卷
并通过物理吸附辣根过氧化物酶标记福氏志贺氏菌抗体，制备出快速检测福氏志贺氏菌的免疫传感器。Malhotra等［45］采用自组装技术，制备出对口腔癌标志物特异性识别的免疫传感器。Jensen等［46］利用共价键合法，制备出多层辣根过氧化物酶－前列腺抗原－CNTs复合的电化学免疫传感器，用于对前列腺抗体的特异性识别。上述研究中，CNTs起到了很好的固定酶的作用，放大了检测信号。
2.1.4DNA传感器在DNA传感器的研究中，如何实现DNA在电极表面的快速、高效的固定，是该类传感器研究的重点和热点。CNTs的引入很好地解决了这些问题。CNTs大的比表面积，可以增加DNA在电极表面的固定量；其高的电导率，可以加速电子的传递，使电信号明显增强，从而提高传感器的灵敏度。研究者将特定序列的单链或双链DNA通过共价键合或非共价键自组装到CNTs修饰电极上，制备出能对特定序列DNA、病毒等特异性识别的传感器［47－48］。
CNTs作为酶、免疫、DNA传感器的基体材料，其大的比表面积可增加生物分子的负载量；优良的电化学性能能加快电子传递速率；良好的生物相容性可制备出更高灵敏度、更高选择性、更高稳定性、更长使用寿命的各类电化学生物传感器。目前，基于CNTs的电化学生物传感器的界面是无序的CNTs，随意弯曲、互相缠绕，对传感器的性质造成一定的影响。而有序排列的CNTs阵列，不含杂质，管径均匀分布，有利于电子的传递，可使电化学生物传感器的性能得到很大提高。但目前直接制备出定向排列的阵列型CNTs电极的方法比较复杂，且设备昂贵。因此，如何利用简单的自组装方法制备出有序排列的CNTs电极是一个亟待解决的问题。
2.2纳米线与纳米棒
作为纳米材料的成员，纳米线和纳米棒以其优越的光学性能、电学性能以及力学性能等特性引起物理界、化学界及材料界科学家的普遍关注。由于纳米线和纳米棒的制备工艺相对较复杂，其在电化学生物传感器领域的应用远不如纳米粒子在电化学生物传感领域中的应用广泛。尽管如此，国内外的电化学工作者仍在这方面进行了探索。利用不同类型的纳米线（如硅纳米线、聚苯胺纳米线等）、纳米棒（如ZnO纳米棒等）及与其它材料的联用（如CNTs－ZnO复合物膜等），制备出不同类型的电化学生物传感器。如，以硅纳米线阵列为基础材料，通过非共价键作用，制备出检测蛋白质细胞色素c的电化学生物传感器［49］。在聚苯胺纳米线电极上共价键合寡聚核苷酸片段，制备出对特定序列DNA片段识别的电化学生物传感器［50］。纳米线因具有比表面积大、表面活性高、对外界环境因素灵敏等特点，
成为传感器的理想材料。许美珠等［51］利用ZnO纳米棒阵列制备出快速响应的H
2O
2
传感器。纳米棒也
可与其它纳米材料联用，增加生物活性物质的固定量、表面活性位点，加快电子传递，使生物传感器的灵敏度、检测范围得到明显提高。李小荣等［52］采用静电配位的方式制备出MWCNTs－ZnO复合物膜，并构建了一种新型的电流型葡萄糖电化学生物传感器，该传感器的响应电流明显增加。表明该纳米复合材料显示了更为有效的电催化活性。
纳米线和纳米棒在电化学生物传感器中的应用，进一步扩大了纳米材料的应用范围。随着材料制备技术的进步，纳米线和纳米棒的制备技术会越来越成熟，其在电化学生物传感器方面将发挥更为重要的作用。
3基于二维纳米超薄膜的电化学生物传感器
二维纳米材料中最有代表性的是纳米超薄膜。石墨烯是一种新型的纳米超薄膜，自2004年被Geim等［53］发现以来，受到众多研究者的重视。石墨烯独特的性能，如快速的电子传递速率、大的比表面积、高的热导率、优良的机械性能和良好的生物相容性等，使其在电化学生物传感器方面有很好的应用。目前，石墨烯已被生物传感研究者公认为是连接电极表面和酶、蛋白质等的氧化还原中心的优良纽带。
由于石墨烯具有类似CNTs的性质，众多的研究者效仿CNTs，将石墨烯应用到电化学生物传感器中。一些研究者对石墨烯的电化学性质及其在电化学生物传感器中的应用做了相关研究［54－55］。石墨烯与一些活性材料，如聚合物（染料［56］、聚苯胺［57］、壳聚糖［58］、离子液体［59］等）、纳米粒子［60］等复合制备的各种酶传感器［61］、DNA传感器［62］、免疫传感器［63］等引起了研究者的广泛关注。
石墨烯具有某些优于CNTs的性质，因此研究者在效仿CNTs的同时，提出了一些新的思路和方0221
第11期王宗花等：基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展
法。目前，有关石墨烯的杂化膜引起研究者的高度重视。杂化膜最常用的技术是层层（LBL）静电自组装技术［64］。通过将基板反复、顺序浸泡到含有互补官能团材料的溶液中，得到层层组装的杂化薄膜。Kong等［65］制备的石墨烯/AuNPs，Shen等［66］制备的石墨烯纳米模板等均基于LBL自组装技术。
另一方面，一些研究者试图制备一种石墨烯/CNTs杂化薄膜，该薄膜结合了石墨烯和CNTs的优异性能，利用两者的协同作用，制备出具有更高灵敏度、更高选择性的电化学生物传感器。Song等［67］通过将MWCNTs和氧化石墨烯（GO）的混合溶液旋涂在玻璃基底上，得到了GO/MWCNTs薄膜。Tung 等［68］将石墨烯和CNTs的混合溶液旋涂在基体上，制备了石墨烯/CNTs薄膜。这些碳材料杂化薄膜，虽然厚度相比于文献［69］中报道的更薄，但该方法无法实现石墨烯厚度的可控性。因此，研究者开始探究制备厚度可控的石墨烯/CNTs薄膜，并将LBL技术应用到这种杂化膜制备中。Kim等［70］采用LBL 技术制备出持久耐用、均匀、透明的石墨烯/CNTs双层薄膜。先将氧化石墨烯自组装到氨基化的SiO
2
/ Si基底上，沉积一层氨基化的MWCNTs，由于氨基带正电，氧化石墨烯带负电，两者通过静电吸附作用结合，制备出GO/MWCNTs负载的基底，通过化学还原的方法得到石墨烯/MWCNTs双层膜。Yu 等［71］则采用带有阳离子的聚乙烯亚胺（PEI）分散石墨烯，通过静电自组装吸附带负电的纳米材料即羧基化的CNTs，形成杂化薄膜。上述石墨烯/CNTs杂化薄膜的电导率和机械强度均明显增加，对电极、电容器性能的提高有重要意义。基于自组装的方法，有望制备出层层组装的石墨烯/CNTs多层膜，并将其他类型的纳米材料引入到石墨烯薄膜中。多种纳米材料的协同作用，为开发高性能和高灵敏的电化学生物传感器提供了可能。
石墨烯杂化研究中另一种常用的技术是N-掺杂。理论和实验研究表明［72－74］，掺杂石墨烯在保持石墨烯某些原有性质的同时，还表现出一些新的物理和化学性质。N-掺杂石墨烯具有极好的生物相容性和快的电子传递速率［75］，在氧化还原反应中表现出良好的电化学催化活性，是良好的传感材料。Qu 等［76］采用化学气相沉积法，在氨气的存在下制备出N-掺杂的石墨烯，用作燃料电池氧化还原反应的非
金属高效催化剂。Wang等［77］采用高功率电热处理法，制备出N-掺杂石墨烯，并用于制备H
2O
2
传感
器。Wang等［78］采用电化学的方法，以氮等离子体作为前驱体制备出N-掺杂石墨烯，并用于制备葡萄糖氧化酶电化学生物传感器。
N-掺杂石墨烯的研究丰富了掺杂碳材料的基础理论和研究范围，掺杂材料优异的电化学性能将在电化学生物传感领域发挥更大的作用。石墨烯作为一种新型的纳米材料，以其优异的性能，在电化学生物传感方面具有潜在的应用价值，必将在电化学生物传感的研究中占有重要地位。
4结论
纳米材料，特别是纳米材料与其它材料，或纳米材料间的联用，使电化学生物传感器领域充满活力。电化学生物传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点，形成21世纪新兴的高技术产业的重要组成部分，具有重要的战略意义。随着纳米材料的开发与应用，电化学生物传感器将在生命科学、医药卫生及工程技术等众多领域获得更广泛的应用。
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