综述：含铌氧化物电化学生物传感器研究进展

（推荐语）本综述系统评述了含铌氧化物（如Nb2O5）在电化学生物传感器（EC biosensors）中的前沿应用，聚焦其化学稳定性、生物相容性及纳米结构优势，涵盖电极构建、表面生物功能化（biofunctionalization）及检测策略，为疾病诊断和环境监测领域提供创新材料解决方案。

　　

含铌氧化物电化学生物传感器：从材料设计到应用突破

背景

电化学生物传感器凭借低成本、高灵敏度和便携性成为传统诊断技术的替代方案。含铌氧化物（如Nb₂O₅）因其化学稳定性、宽电位窗口和可调控的纳米结构脱颖而出，成为电极材料的优选。这类材料不仅能通过静电或共价键固定生物受体（bioreceptor），其高比表面积还显著提升了检测限（LOD）。

含铌氧化物的特性与合成

铌作为难熔金属，其氧化物可通过溶胶-凝胶法、水热合成或溅射技术制备。Nb₂O₅的纳米线、多孔薄膜等形态能定向传输电子，增强电催化活性。例如，掺杂铌的二氧化钛（TiO₂:Nb）可降低电荷转移电阻，提升葡萄糖氧化酶（GOx）的固定效率。

表面生物功能化策略

生物传感器的性能依赖于生物受体的固定方式：

• 酶传感器：通过戊二醛交联或吸附法固定GOx，铌氧化物的氧空位可稳定酶活性。
• 免疫传感器：抗体的羧基与Nb₂O₅表面的羟基缩合，用于检测抗原（如SARS-CoV-2核衣壳蛋白）。
• DNA传感器：带正电的Nb₂O₅通过静电吸附带负电的ssDNA，实现HPV基因的超灵敏检测。

电化学检测技术

• 伏安法：Nb₂O₅/碳糊电极检测多巴胺时，氧化峰电流与浓度线性相关（R²>0.99）。
• 阻抗谱（EIS）：纳米多孔Nb₂O₅的界面电容变化可量化前列腺特异性抗原（PSA）浓度。

挑战与展望

当前研究较少探讨铌氧化物的特异性贡献，未来需通过对照实验明确其优势。此外，规模化生产中的重现性和长期稳定性仍是产业化的瓶颈。开发多功能复合材料（如Nb₂CTx MXene）或将成为突破方向。

结论

含铌氧化物通过优化形貌和表面化学性质，为电化学生物传感器提供了高灵敏、稳定的平台，尤其在癌症标志物和病原体检测中展现潜力。随着合成技术的进步，这类材料有望推动个性化医疗和即时检测（POCT）设备的革新。