Электрохимические сенсоры на основе металлических наночастиц с биокаталитической активностью

Биосенсоры привлекают большое внимание, поскольку позволяют переносить стандартные лабораторные методы в компактные портативные устройства. Эта область быстро развивается: совершенствуется конструкция сенсоров, повышаются их аналитические характеристики, уменьшаются необходимый объём образца и участие пользователя. Для анализа обычно используют ферменты, обеспечивающие высокую селективность и чувствительность, однако ограничивающим фактором остаётся их небольшой срок хранения. Исследователи изучают возможность замены ферментов другими материалами, обладающими ферментоподобной активностью, более стабильными при длительном хранении и пригодными для сенсоров, применяемых непосредственно в месте оказания медицинской помощи. Особое внимание уделяется наночастицам металлов и их оксидов — важным компонентам многих каталитических сенсоров, не содержащих ферментов. Основная трудность при использовании металлсодержащих наночастиц в сенсорных устройствах — обеспечение высокой селективности и чувствительности. В этом обзоре сопоставляются сходства и различия различных сенсоров на основе металлических наночастиц, описанных в литературе, чтобы определить ключевые факторы, влияющие на их каталитические характеристики. В отличие от других обзоров, сенсоры классифицированы по типу металла, что позволяет оценить зависимость их каталитической активности от условий окружающей среды. Обзор основан на исследованиях свойств наночастиц и призван сократить разрыв между фундаментальными и прикладными исследованиями. Анализ показывает, что каталитическая активность нанозимов в значительной степени зависит от их собственных характеристик — например, состава, размера и формы, — а также от внешних условий, таких как pH, тип и химический состав электролита. Понимание механизмов каталитической активности металлов и способов её повышения помогает разрабатывать сенсоры на основе нанозимов, характеристики которых сопоставимы с характеристиками ферментных устройств.