物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (3): 476-485.doi: 10.3866/PKU.WHXB201611141

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光电化学生物分析研究进展

阮弋帆,张楠,朱圆城,赵伟伟*(),徐静娟*(),陈洪渊   

  • 收稿日期:2016-10-12 发布日期:2017-03-07
  • 通讯作者: 赵伟伟,徐静娟 E-mail:zww@nju.edu.cn;xujj@nju.edu.cn
  • 作者简介:阮弋帆, 1993年生。2015年本科毕业于南京大学化学化工学院, 2015年至今就读于南京大学化学化工学院分析化学专业。主要研究方向为光电化学生物传感新方法与应用|张楠, 1992年生。2013年本科毕业于吉林大学化学院, 2013年至今就读于南京大学化学化工学院分析化学专业。主要研究方向为光电化学生物传感新方法与应用|朱圆城, 1993年生。2014年本科毕业于南阳师范学院化学与制药工程学院, 2014年至今就读于南京大学化学化工学院分析化学专业。主要研究方向为光电化学生物传感新方法与应用|赵伟伟, 1983年生。2005年和2008年于南京航空航天大学分别获得学士和硕士学位, 2012年于南京大学获理学博士学位并留校担任助理研究员。2014年晋升副教授。现主持国家自然科学基金青年项目和面上项目、江苏省自然科学基金等项目。主要研究方向:光电化学DNA传感、光电免疫分析、生物催化及细胞相关检测|徐静娟, 1968年生。1990年获武汉大学学士学位, 1997、2000年获南京大学硕士和博士学位。2000年起在南京大学化学系任教, 2006年被聘为教授。主要研究方向:各类电化学、电致化学发光和光电化学纳米传感器、生物分析微流控芯片|陈洪渊, 1937年生。1961年毕业于南京大学化学系。现为南京大学教授,中国科学院院士(2001年当选)。主要研究方向:仿生催化、生物电化学、化学生物学、纳米和超分子电化学、超微电极与生物分子电子器件、微全分析系统等
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(21327902);国家自然科学基金(21135003);国家自然科学基金(21305063);国家自然科学基金(21675080)

New Developments in Photoelectrochemical Bioanalysis

Yi-Fan RUAN,Nan ZHANG,Yuan-Cheng ZHU,Wei-Wei ZHAO*(),Jing-Juan XU*(),Hong-Yuan CHEN   

  • Received:2016-10-12 Published:2017-03-07
  • Contact: Wei-Wei ZHAO,Jing-Juan XU E-mail:zww@nju.edu.cn;xujj@nju.edu.cn
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(21327902);the National Natural Science Foundation of China(21135003);the National Natural Science Foundation of China(21305063);the National Natural Science Foundation of China(21675080)

摘要:

光电化学生物分析是近年来新出现并发展迅速的一种分析技术,其检测原理是基于在光照下识别元件和目标分子之间的生物识别作用造成光电活性物质产生的电信号的改变,以实现对待测物的定量测定。由于其灵敏选择性检测的优点及其在生物分析中的巨大潜力,该方法吸引了较多的关注,并且在检测性能和生物传感应用等方面也取得了较大进步。本文针对光电化学生物分析中常见的四种应用领域,即直接光电化学检测、光电化学酶检测、光电化学核酸检测以及光电化学免疫分析,综述了近年来国内外在光电化学生物分析研究领域的最新进展,并对其未来发展进行了展望。

关键词: 光电化学, 生物分析, 酶, 核酸, 免疫

Abstract:

Photoelectrochemical (PEC) bioanalysis is a newly emerged and rapidly developing analysis technique that provides an elegant route for sensitive bioanalysis. The sensing mechanism of PEC bioanalysis is based on the fact that variations in photocurrent signal can be produced by biological interactions between various recognition elements and their corresponding targets. Owing to its excellent sensitivity, selectivity, and great potential for future bioanalysis, PEC bioanalysis has drawn increasing research attention and substantial progress has been made in its analytical applications. Currently, it has become a hot research topic and its recent momentum has grown rapidly, as demonstrated by the increased number of published research articles. Given the pace of advances in this area, this review first introduces the fundamentals and general instrumentation of this methodology. Then, with recent illustrative examples, we summarize the new developments in PEC bioanalysis according to its main bioanalytical applications, i.e., direct PEC detection of biomolecules, PEC enzymatic bioanalysis, PEC DNA detection, and PEC immunoassay. The future challenges and developments in this field are also discussed.

Key words: Photoelectrochemistry, Bioanalysis, Enzyme, Nucleic acid, Immuno

MSC2000: 

  • O646