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综述:分子印迹与纳米材料协同作用用于乳酸检测
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月27日 来源:Biosensors and Bioelectronics: X CS4.6
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这篇综述系统阐述了分子印迹聚合物(MIP)电化学传感器在乳酸检测中的最新进展,重点探讨了与金纳米粒子(AuNPs)、激光诱导石墨烯(LIG)等纳米材料的协同增效机制,为开发高稳定性、高选择性的非酶促传感平台提供了重要参考。
分子印迹与纳米材料协同作用用于乳酸检测
1. 引言
乳酸作为代谢应激、缺氧和肿瘤进展的关键生物标志物,其检测在临床和环境监测中具有重要意义。传统酶促传感器虽具有高特异性,但受限于酶易变性、成本高等缺点。分子印迹聚合物(MIP)通过模拟生物分子识别机制,结合导电纳米材料的协同作用,为构建稳定、经济的非酶促传感平台开辟了新路径。
2. MIP非酶促电化学乳酸传感器的研究进展
表面印迹技术如电聚合可精准调控薄膜厚度与孔隙率,显著提升传感性能。典型案例如柔性基底上的聚(3-氨基苯硼酸)(3-APBA)传感器,在汗液中实现3-100 mM的线性检测;而激光诱导石墨烯(LIG)支撑的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)传感器更达到0.1-2500 μM的超宽检测范围。这些突破性进展揭示了材料形貌与传感性能的构效关系——纳米级粗糙度可增加有效表面积,介孔结构则促进乳酸分子扩散。
3. 纳米材料对MIP传感器的增强机制
还原氧化石墨烯(rGO)的二维层状结构为分子识别提供了理想载体,其表面含氧官能团通过π-π堆积和氢键作用稳定印迹空腔。金/银纳米粒子(AuNPs/AgNPs)则凭借局域表面等离子体共振效应,在纳米尺度形成催化热点。创新性的绿色合成策略如大蒜提取物制备的rGO-AgNP杂化材料,既保持环境友好特性,又实现0.726 μM的检测限。
4. 纳米酶增强型MIP平台
具有类酶活性的普鲁士蓝(PB)纳米晶体与MIP结合,通过催化乳酸氧化产生的过氧化氢还原,构建了无试剂传感系统。铂纳米粒子(PtNPs)增强的穿戴式器件更实现汗液中乳酸/皮质醇双指标同步监测,在运动医学领域展现独特价值。这些纳米酶材料克服了生物酶的环境敏感性,在连续工作22天后仍保持90%以上活性。
5. 植入式与可穿戴传感新趋势
自供电摩擦电传感器(MIP-TES)利用聚偏氟乙烯(PVDF)/石墨烯复合电极的压电特性,将乳酸结合事件转化为电信号。纸基传感器则通过毛细作用实现低成本检测,在乳制品腐败监测中表现突出。当前研究正着力解决柔性基底上的薄膜均一性、抗生物污染等产业转化关键问题。
6. 结论与展望
MIP与纳米材料的协同效应已推动乳酸检测进入精准化、微型化新时代。未来需通过计算模拟优化印迹空腔设计,开发标准化制造工艺,并加强AI辅助的实时数据分析系统。这些突破将加速其在个性化医疗和环境监测领域的实际应用。
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