g-C3N4/PEDOT/GOD复合材料的传感应用(2)
1.1 国内外研究概况现将已发表的一些葡萄糖检测方法分为两类：葡萄糖酶生物传感器检测方法与无酶葡萄糖生物传感器检测方法。[7]
1.1.1 葡萄糖酶生物传感器葡萄糖酶生物传感器通常由识别元件和信号转化器组成，葡萄糖酶为识别部分生物活性物质，其受到底物的刺激，做出响应。信号转换器的原理是能量转换，可将葡萄糖浓度转换成可以被检测到的另一种信号，如电化学信号、光学信号等，通过分析这些信号，可计算得到葡萄糖的含量。葡萄糖酶可分为葡萄糖脱氢酶(GDH)和葡萄糖氧化酶(GOD)，而采用 GOD 测定葡萄糖浓度已成为一种广泛、有效的方法。另外，酶生物传感器按能量转换方式的不同，可分为电化学酶生物传感器、光化学酶生物传感器以及其它生物传感器。电化学酶生物传感器： 使用电化学方法检测葡萄糖的浓度受到了广泛的关注， 是由于1962年 C1ark 与 Lyons[8]首次将葡萄糖酶与铂电极结合，实现了固化酶技术用于实时检测人体血液中的葡萄糖含量，提出了葡萄糖酶传感器这个初步概念。之后，他人使用各种如普鲁士蓝[9]、卟啉及其衍生物[10]、 二茂铁衍生物(Fc-COOH)和锇的衍生物[Os(bpy)3]Cl2[11]等物质葡萄糖酶结合，间接地测定葡萄糖浓度。此外，纳米粒子可以与膜材料结合，从而改进生物传感器的性能。1992年，cmmbliss等[12]首次使用气相沉积方法将金纳米粒子与吹冰根过氧化酶(HRP)结合，实验结果表明，金纳米粒子可更好地促进电极和HRP 之间的电子转移，说明金钠米粒子具有很好的电子转移性能。随后，冷鹏[13]使用核微孔膜将金纳米粒子引入到葡萄糖生物传感器中，结果表明， 金纳米粒子对葡萄糖氧化酶活性以及传感器灵敏度的提高均具有很好的作用。 2008年，Wang[14]依据电子转移的机制不同，将电化学葡萄糖传感器分为三代：第一代采用天然氧作为电子接受体，第二代采用人工的氧化还原中介体作为电子接受体，而第三代传感器则在葡萄糖氧化酶和电极之间直接进行电子转移。光化学酶生物传感器：葡萄糖浓度的检测的另一种方法为光化学方法，该法通常具有灵敏度高、选择性和重现性好等优点。根据检测原理，光化学传感器可分为 2 种：一种是依据光信号如荧光及化学发光等；另一种是依据表面等离子体共振信号。[15]1.1.2 无酶葡萄糖生物传感器无酶葡萄糖生物传感器可以通过电化学法[16]、荧光法[17]和比色法[18]等检测葡萄糖的含量。
1.2 基理1.2.1 GOD 与葡萄糖反应机理[19]基于 GOD 测定葡萄糖浓度的生物传感器，其反应方程式如下：(1)基质反应:Glucose + GOD (FAD)→Gluconic Acid + GOD(FADH2)(2)酶之氧化还原中心被氧再氧化:GOD(FADH2)+ Mediator(ox)→4GOD(FAD )+ Mediator(red)(3)适当的环境下:Mediator(red)→Mediator(ox)+ 2e-1.2.2 g-C3N4吸附氧气机理作为氮掺杂碳材料之所以有较好的吸附O2的能力，有理论认为是N原子的电负性较高，电子亲和能力较强，这导致相邻的C原子上正电荷较多，这十分有利于氮碳化合物吸收O2。从这个角度分析， g-C3N4中其N含量较高， 原则上就有利于吸收O2， 促进氧化还原反应的发生。