石墨烯手册 第6卷：生物传感器和先进传感器

《石墨烯手册第6卷：生物传感器和先进传感器》全面描述了石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的性质，涉及生物传感器设计与应用的众多方面，包括临床试验、环境监测、农业及食品分析和质量控制等各个领域。《石墨烯手册第6卷：生物传感器和先进传感器》重点介绍生物传感器和先进传感器。第1章概述了生物传感器的概念，回顾了传感器发展的历史，并预测了未来可能的石墨烯应用。第2章着重介绍石墨烯的电子转移特性，这对电化学和生物医学应用是至关重要的，对电化学传感器常用的碳材料进行了比较，给出了电化学发光分析和基于石墨烯的生物样品近红外（NIR）成像的实例，还介绍了电化学传感器组成的大部分试验分析。许多电化学传感器的示例可以在第7~11章、18章、21章、23章和26章中找到。第3章对石墨烯在农业防护、农药电分析和食品科学中的应用，包括对病原体的直接检测多方面进行了概述。第4章、第5章继续讨论农业应用，其中描述了新型设备的工程设计以及基于石墨烯的传感器在这些应用中的分析验证。第7章重点讨论还原氧化石墨烯及其作为酶载体的表面组成与性能之间的关系，还讨论了氧化石墨烯的本征电催化性能。第8章全面回顾了基于石墨烯、石墨烯量子点和还原氧化石墨烯的电化学生物传感器。生物传感器被分成若干组，其中生物分子被固定在电极上以检测化合物，一组由专门设计用于检测生物分子的生物传感器组成，而另一组则收集利用生物分子开发工作电极和分析物的设备。第10章介绍了医疗应用的生物传感器，描述了各种类型的石墨烯材料，包括掺杂的石墨烯。石墨烯和掺杂石墨烯也是第11章的主题，重点介绍用于检测食品、环境和临床样品中生物分子和化合物的电化学传感器。石墨烯片层的制备对生物传感器的结构和性能有着重要的影响，三维石墨烯泡沫、多孔石墨烯或石墨烯水凝胶的设计可防止水溶液中石墨烯层不可控的π-π堆叠，在第6章中概述了这种结构及其应用。另外，目前一些新的沉积方法也正在被研究。第19章介绍了获得石墨烯传感器的各种技术，并讨论了石墨烯自组装、层层组装、Langmuir-Blodgett法组装等沉积方式对传感器性能的影响。第12章描述了在圆柱形表面上沉积厚度可控的均匀层的方法。目前有一种方法构建了氧化石墨烯集成的长周期光栅，用于无标记抗原抗体免疫传感器和人类血红蛋白检测。这种石墨烯光纤结构为临床诊断和生物医学应用提供了一个生物光子学平台，对无标记生物识别元件是一种极具前景的工具。第13章进一步讨论无标记生物传感器，包括石墨烯在电化学、光学、压电和热分析的无标记生物传感器中的应用。