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摘 要

关键词：离子液体，生物传感器，综述

Abstract: This paper reviews the application of ionic liquids in electrochemical biosensors, the method of the ionic liquid combined with carbon nanotubes and the activity conditions of ionic liquid biosensor are discussed, prospect in this field is also reviewed.

Keywords: Ionic liquids, biosensor, review

目 录

1 前言 4

2 离子液体 5

3 生物传感器 6

4 离子液体的应用 6

4.1 基于室温离子液体的碳电极 7

4.2 碳纳米管材料 7

4.3 金属纳米材料 7

4.4 基于室温离子液体的 Sol-Gel 材料 7

4.5 基于室温离子液体的聚合物材料 8

5 离子液体和纳米材料协同电催化研究 8

5.1 离子液体与碳纳米管二者协同电催化 8

5.2 离子液体与碳纳米管及金属纳米粒子三者协同电催化 9

6 碳纳米管复合物的复合方法 10

6.1 吸附 10

6.2 共价键合 10

7 影响离子液体生物传感器活性的条件 10

7.1 反应中水的作用 10

7.2 离子液体极性的影响 11

7.3 离子液体粘度的影响 11

7.4 酶种类与酶催化反应类型的影响 11

7.5 酶的固定化 12

结 论 13

参 考 文 献 14

致 谢 15

1 前言

化合物如果全部由阴阳离子组合而成而且不含有电中性分子，那么在室温下则呈现为液体，这时熔点低于298K，化学术语上称其为室温离子液体(RTILs)，或低温熔融盐。离子液体是在熔点的定义广义100℃。RTILs是一种新颖的绿色溶剂，它与常规的分子溶剂有很大的不同，它的优点有很多：如配位能力低、粘度高、液态范围可变度广、电位窗宽阔、较难被点燃、蒸汽压可忽略、极性强、导电性良好以及溶解各种有机无机材料的能力等优点；正式这些优点不仅让它拥有了极低的环境毒性和环境影响，而且与传统的有机溶剂相比，具有利于回收利用的特点。鉴于这些性质特点在有机合成，催化反应以及所谓电化学等领域中所发挥的至关重要的作用，由此可见室温离子液体是新世纪具有广泛的应用潜力的同时也相当理想的一种绿色溶剂。目前国内外研究的一个热点问题的利用离子液体开发生物相容性好的复合体系，本论文将就目标课题展开文献检索并总结其发展现状。回顾了离子液体的类型、合成和生物传感器中的运用，通过这些运用在更深入地研究领域中提供足够的数据，为后来的研究披荆斩棘。

2 离子液体

通常意义上的室温离子液体即RTILs，也被叫做有机离子液体或室温下熔融盐等^[1]。指的是在25℃或25℃相近温度下表现为液态，是无机的阴离子与含有氮的杂环有机阳离子组成的盐。阳离子上平均分布的电荷以及阴、阳离子结构过低得对称性还有分子间含有的弱的互相的作用等导致其呈现低熔点的特性。

离子液体重要的组成成分是有机的阳离子和无机或者是有机的阴离子。烷基季鏻离子、（1,3）两个烷基取代的咪唑离子、烷基季铵离子等是较为主要的有机阳离子。阴离子则可以是Br^-、PO₄^-、Cl^-、NO₃^-、[AlCl₄]^-、[BF₄]^-、[PF₆]^-、[SbF₆]^-、[C₄F₉SO₃]^-、[CF₃SO₃]^-、[CF₃CO₂]^-、[C₃F₇CO₂]^-、[(CF₃SO₂)₂N]^-等。

李汝雄等^[2]经研究认为离子液体是由正、负离子组成的，正、负离子的结构决定了其各种性能。不同的正离子的取代基则它的性质也有较大的不同，憎水、亲水之别是负离子是不同。因为这样，原则上，我们可以根据要求去设计离子液体，通过不断地研究，找到其中的规律。通过正负离子取代基的改变，这时所得到的离子液体是巨大的而且种类颇多数目惊人。

这种新式溶剂的室温离子液体比传统的溶剂，具有许多独有的性质特点。所以，在之前对离子液体的研究大都集中在将其作为绿色溶剂用于物质的萃取分离，有机合成，生物催化等方面。

3 生物传感器

生物传感器是对生物物质敏感并将它的浓度转换为电信号，对其进行检测的仪器。生物传感器的主要识别元件是固定化的生物性质敏感材料，其中又包含了大量的生物性活性物质，例如大部分的核酸、抗原体、酶以及植物或生物细胞、微生物等。通常一个完整的生物传感器应当具有以下的功能：接受和转换，具体来说，通过对能源的上述组分及理化变化结构的识别（如信号放大装置）形成了一套分析工具或一个系统。正是这两个点构成的传感器实现了通过生物信号加工处理自动化和现代微电子技术，工具和系统分析为一体的设备。

世界上第一个生物传感器是一个固化葡萄糖氧化酶的传感器，它是1967年由S.J.乌普迪克等制出来的。它的制成过程其实并不复杂，就是在一些常见的胶体（聚丙烯酰胺胶体）固化葡萄糖氧化酶在其中，然后在隔膜化含氧电极的尖端部分将该胶体膜固定起来，这样就出现了世界上的第一个生物传感器。所以，仅仅需要改变微生物或酶等固化膜便能够制成检测其对应物的其他传感器。经过几年的研究探索，生物传感器固定感应膜的方法已经不单单是运用高分子做载体的方法、直接进行化学反应结合的方法、通过高分子膜的结合方法，现在已经开发出微生物免疫和细胞器传感器等。生物传感器领域的影响，现在已经覆盖电子技术和系统生物学技术，其结合发展的研究已在化学中的应用具有了非常重要的价值。90年代随着微流控等相关技术的开发和应用，生物传感器有了相当高的选择性，但是它的缺点也暴露的很明显，就是生物固化膜不够稳定。

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