随着可穿戴和植入式生物燃料电池快速发展，乳酸/氧生物燃料电池受到关注。本文设计并构建了新型乳酸/氧生物燃料电池（L/O-BFC），其阳极为直接电子转移（DET）型乳酸氧化酶（LOx）电极，阴极为无铂族金属（PGM）Fe−N−C催化剂。循环伏安法表明，在碳纳米管（CNT）修饰电极上，LOx发生表面控制的可逆直接两电子电化学反应；CNT...
本综述系统回顾作者围绕生物电催化开展的研究进展，重点介绍其在生物传感器与生物燃料电池设计中的应用。文章聚焦两类关键生物电催化反应：黄素腺嘌呤二核苷酸依赖性葡萄糖脱氢酶（FAD-GDH）催化的葡萄糖氧化，以及胆红素氧化酶（BOD）催化的氧还原。综述阐述了生物电催化的基本原理，包括介导电子转移（MET）与直接电子转移（DET），并讨论提...
本研究开发了一种碳纳米管-纤维素膜，通过在20 μm纳米结构纤维素膜上构建导电碳纳米管网络，制备柔性导电薄膜。细菌纳米纤维素膜经多壁碳纳米管（MWCNT）修饰后，进一步负载氧化还原酶：吡咯喹啉醌葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH）作为阳极催化剂，胆红素氧化酶（BODx）作为阴极催化剂，并以葡萄糖作为生物燃料。该酶功能化MWCNT-纤维素基...
本文报道了一种基于生物燃料电池（BFC）的超灵敏自供电 miRNA 生物传感器。该体系由氧化铟锡（ITO）/氧化石墨烯/金纳米粒子/葡萄糖氧化酶（GO/AuNPs/GOx）阳极和 DNA 功能化多孔 Fe3O4 纳米粒子阴极组成。氧化还原探针 [Fe(CN)6]3- 通过互补 DNA（cDNA）被封装在多孔 Fe3O4 纳米粒子孔道...
本研究以聚噻吩共聚物作为电极修饰层，用于固定吡咯喹啉醌依赖葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH），并同时改善酶与电极之间的直接电子连接。聚噻吩膜在无需表面活性剂的水溶液中，通过恒电位脉冲法在碳纳米管修饰金电极上，由3-噻吩乙酸（ThCH2CO2H）和3-甲氧基噻吩（ThOCH3）混合单体电合成。聚噻吩沉积显著增强PQQ-GDH的生物电催化性...
本文提出以5-羟色胺（5-HT）氧化聚合形成的聚(5-HT)作为新型高效酶固定化基质，用于安培法和生物燃料电池（BFC）葡萄糖传感。在含葡萄糖氧化酶（GOx）的中性水溶液中，以Na2PdCl4引发5-HT氧化聚合，原位生成GOx-poly(5-HT)-钯纳米颗粒（PdNPs）生物纳米复合材料；将该复合材料与壳聚糖（CS）依次涂覆于镀...
基于生物燃料电池（BFC）的自供电生物传感器因无需外部电源、仅需两个电极而受到关注。若其能在均相体系中工作，可实现更高效、易用的生物检测。本文提出一种整合 BFC 与均相电化学方法的新型均相自供电传感策略，并用于 microRNA（miRNA）的超灵敏检测。在该策略中，阴极电子受体[Fe(CN)6]3-被包埋在正电荷介孔二氧化硅纳米...
自供电电化学生物传感器利用生物燃料电池同时作为电源和传感元件，从而简化生物传感器系统，使其不再需要恒电位仪、恒电位仪电源以及信号装置供电。本综述系统总结自供电生物传感器领域的进展，并讨论其相对于其他电化学生物传感器的优势与局限。文章讨论由酶生物燃料电池、细胞器生物燃料电池和微生物燃料电池构成的自供电生物传感器，以及多种传感机制：被测...
本研究从嗜热丝状真菌 Talaromyces emersonii 中通过同源克隆法鉴定并克隆了黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）依赖葡萄糖脱氢酶（FAD-GDH），并在大肠杆菌、毕赤酵母和酿酒酵母中表达获得不同糖基化形式。作者以单壁碳纳米管（SWNT）和等离子体聚合薄膜（PPF）构建直接电子转移（DET）生物阳极，形成 PPF/GDH/S...
纳米多孔金（np-Au，又称 NPG）在过去十年中成为酶固定化的新型载体。该材料制备简便、孔径可调、比表面积高，并能兼容物理吸附、包埋、交联和共价偶联等多种固定化策略。作为稳定且高导电的电极材料，np-Au 尤其适合氧化还原酶固定化，可用于生物传感器和生物燃料电池。通过调节孔径，可增强酶的热稳定性。葡萄糖氧化酶（GOx）固定化是葡萄...
真菌葡萄糖氧化酶（GOD）广泛用于烘焙、干蛋粉、饮料和葡萄糖酸生产等食品工业，并在化学、制药、纺织及其他生物技术领域具有新应用。GOD催化反应具有电化学适用性，使其可用于生物电子器件，尤其是生物燃料电池和生物传感器。此外，GOD在提高饲料喂养效率、抗菌活性、增强植物病原防御反应及诱导抗性等方面也有报道；在医学领域，GOD还被报道可通...
本文报道了一种基于电容电路的高灵敏、高选择性自供电葡萄糖传感器，可在选择性检测葡萄糖的同时为小型微电子器件供电。该传感器采用多壁碳纳米管（MWCNTs）作为生物电极基底，并在阳极和阴极分别化学修饰吡咯喹啉醌葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH）和胆红素氧化酶（BOD），构成酶促葡萄糖生物燃料电池。生物燃料电池产生的最低约0.25 V输入电压...
本文针对尿素敏感水凝胶作为生物传感器的响应行为，建立了一种新型生物-化学-电-机械多物理场模型，用于数值表征水凝胶在尿素刺激下的响应。水凝胶的尿素敏感性通常取决于固定化脲酶的解离状态和变性状态，因此模型同时考虑固定电荷基团以及温度与 pH 耦合对脲酶活性的影响。作者提出了新的反应速率方程，以描述尿素水解过程中脲酶在不同环境条件下的解...
吡喃糖氧化酶（POx）不含电绝缘糖基化结构，本文通过共价连接（CA）、酶包被（EC）和酶沉淀包被（EPC）三种方法将其固定于碳纳米管（CNTs）上，并用于构建酶基生物传感器和生物燃料电池。EPC 通过共价连接、硫酸铵沉淀和戊二醛交联形成多点交联酶聚集体，使每单位质量 CNT 的酶活性分别比 CA 和 EC 提高 6.5 和 4.5 ...
糖蛋白是临床诊断中重要的生物标志物和治疗靶点，但传统分析方法常面临样品前处理复杂、抗体供应不足和稳定性有限等问题，难以用于即时检测与现场应用。本文报道了一种新型微型化生物燃料电池（BFC）自供电纳米传感器，通过硼酸亲和分子印迹聚合物（MIP）与硼酸亲和功能化胆红素氧化酶/碳纳米管纳米复合材料的结合，实现对复杂样品中糖蛋白的特异性、高...
本文综述脱合金纳米多孔金（NPG）在生物电化学中的研究进展。NPG由Au-Ag等合金选择性溶解较不贵组分形成，具有三维双连续孔道、高比表面积、良好导电性、化学稳定性、生物相容性和抗污性。文章总结其制备与表征方法，包括硝酸脱合金、磁控溅射、原位电沉积脱合金，以及SEM、TEM、AFM、循环伏安和XPS等。综述进一步说明NPG可保护酶、...
本文报道了苯并噻嗪修饰氧化还原水凝胶的合成及其用于将大肠杆菌周质醛氧化还原酶 PaoABC 电连接至电极表面的研究。以香草醛为底物，系统考察了 pH 值和电极表面修饰对酶膜生物催化活性的影响。所制备的酶电极可用作香草醛/O2 生物燃料电池中的生物阳极，并与高电位胆红素氧化酶（BOD）生物阴极组合；在两室生物燃料电池装置中可获得约 7...
本文报道了首个全印刷、低成本、高可拉伸碳纳米管（CNT）基电化学传感器与生物燃料电池阵列。通过采用专门定制的丝网印刷可拉伸油墨，将 CNT 优良的电学与力学性能与聚氨酯（PU）弹性体粘结剂的弹性相结合，并配合精心设计的自由悬置蛇形互连图案，使印刷器件具备两级可拉伸性。得益于这种设计与纳米材料油墨的协同效应，器件可承受高达 500% ...
乳酸是无氧代谢过程中过量产生的重要生物标志物。现有电化学乳酸检测方法通常需要外部电源向工作电极施加正电位。本文报道了一种自供电安培乳酸生物传感器，采用二甲基二茂铁修饰线性聚乙烯亚胺（FcMe2-LPEI）水凝胶同时固定乳酸氧化酶（LOx）并在阳极介导电子转移，并与一种酶促生物阴极耦合。作为半电池，FcMe2-LPEI/LOx 电极在...
该工作报道了一种用于封装氧化还原酶的新型复合材料，以吸附吩噻嗪的还原氧化石墨烯薄膜作为高效电子传递介质，实现黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）依赖性葡萄糖脱氢酶（GDH）与电极之间的电子转移。葡萄糖氧化对应的实测还原电位低于0 V（vs Ag/AgCl）。所制备的电化学生物传感器表现出高灵敏度42 mA M−1 cm−2、葡萄糖检测线性范...