電化學(xué)生物傳感器1

1、電化學(xué)生物傳感器 姓名：尉潔凈 專業(yè)：分析化學(xué) 學(xué)號(hào)：121102012contents概述1電化學(xué)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器2電化學(xué)生物傳感器的分類3生物傳感器的展望4一一.概述概述定義：由生物材料作為敏感元件敏感元件，電極作為轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件，以電勢(shì)或電流為特征檢測(cè)信號(hào)的傳感器。種類：l原理：在利用生物傳感器進(jìn)行物質(zhì)檢測(cè)時(shí), 待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料, 經(jīng)分子識(shí)別, 發(fā)生生物學(xué)反應(yīng), 產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的聲、光、電等信號(hào), 再經(jīng)2次儀表放大并輸出, 便可知道待測(cè)物濃度。二二.電化學(xué)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器電化學(xué)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器電位型電極離子

2、選擇電極氧化還原電極電化學(xué)參比電極電化學(xué)參比電極.電極電流型電極氧電極1 1、電位型電極、電位型電極離子選擇電極 離子選擇電極是一類對(duì)特定的陽(yáng)離子或陰離子呈選擇性響應(yīng)的電極，具有快速、靈敏、可靠、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常直接用它測(cè)定體液中的一些成分（例如h+，k+，na+，ca2+等）。氧化還原電極氧化還原電極是不同于離子選擇電極的另一類電位型電極。這里指的主要是零類電極2 2、電流型電極、電流型電極 電化學(xué)生物傳感器中采用電流型電極為信號(hào)轉(zhuǎn)換器的趨勢(shì)日益增加，這是因?yàn)檫@類電極和電位型電極相比有以下優(yōu)點(diǎn)： 電極的輸出直接和被測(cè)物濃度呈線性關(guān)系，不像電位型電極那樣和被測(cè)物濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系

3、。 電極輸出值的讀數(shù)誤差所對(duì)應(yīng)的待測(cè)物濃度的相對(duì)誤差比電位型電極的小。 電極的靈敏度比電位型電極的高。 氧電極 有不少酶特別是各種氧化酶和加氧酶在催化底物反應(yīng)時(shí)要用溶解氧為輔助試劑，反應(yīng)中所消耗的氧量就用氧電極來測(cè)定。此外，在微生物電極、免疫電極等生物傳感器中也常用氧電極作為信號(hào)轉(zhuǎn)換器，因此氧電極在生物傳感器中用得很廣。 目前用得最多的氧電極是電解式的clark氧電極，clark氧電極是由鉑陰極、ag/agcl陽(yáng)極、kcl電解質(zhì)和透氣膜所構(gòu)成。三、電化學(xué)生物傳感器的分類三、電化學(xué)生物傳感器的分類酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅?（根據(jù)敏感物質(zhì)分類）（根據(jù)敏感物質(zhì)分類） 免疫傳感器免疫傳感器組織傳感器組織傳感器

4、細(xì)胞傳感器細(xì)胞傳感器dna傳感器傳感器（一）酶?jìng)鞲衅鳎ㄒ唬┟競(jìng)鞲衅鱨酶電極電化學(xué)電極頂端緊貼一層酶膜酶的固定化技術(shù)酶的固定化技術(shù)惰性載體惰性載體-物理吸附法物理吸附法text惰性載體-物理吸附法離子載體-交換法物理包埋法 酶分子通過極性鍵、氫鍵、疏水力或電子相互作用等吸附于不溶性載體上。 選用具有離子交換劑的載體，在適宜的ph下，使酶分子與離子交換劑通過離子鍵結(jié)合起來，形成固定化酶。 將酶分子包埋在凝膠的細(xì)微格子里制成固定化。 常用的凝膠有：聚丙烯酸胺、淀粉、明膠、聚乙烯醇、海藻酸鈣、硅樹脂酶?jìng)鞲衅鲬?yīng)用酶?jìng)鞲衅鲬?yīng)用葡葡萄萄糖糖傳傳感感器器大腸桿菌改良型葡萄糖傳感器大腸桿菌改良型葡萄糖傳感器mw

5、cnts-hrpmwcnts-hrp葡萄糖傳感器葡萄糖傳感器檢測(cè)血清中葡萄糖濃度檢測(cè)血清中葡萄糖濃度生物醫(yī)學(xué)上生物醫(yī)學(xué)上 電化學(xué)酶?jìng)鞲衅?可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中有機(jī)污染物、無機(jī)污染物和重金屬等。食品工業(yè)生產(chǎn)的在線監(jiān)測(cè)食品成分分析食品添加劑分析食品鮮度檢驗(yàn)食品滋味、氣味及成熟度的監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)研究臨床應(yīng)用生物醫(yī)藥環(huán)境監(jiān)測(cè)中環(huán)境監(jiān)測(cè)中 食品分析中食品分析中 （二）免疫傳感器二）免疫傳感器 基本原理：采用抗原與抗體的特異反應(yīng)將待測(cè)物與酶連接，然后通基本原理：采用抗原與抗體的特異反應(yīng)將待測(cè)物與酶連接，然后通過酶與底物產(chǎn)生顏色反應(yīng)，用于定量測(cè)定。過酶與底物產(chǎn)生顏色反應(yīng)，用于定量測(cè)定。必要的試劑酶作用的底物（顯色劑）

6、 固相的抗原或抗體（免疫吸附劑）酶標(biāo)記的抗原或抗體（標(biāo)記物）酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（elisa） 測(cè)量時(shí)，抗原（抗體）先結(jié)合在固相載體上，但仍保留其免疫活性，測(cè)量時(shí)，抗原（抗體）先結(jié)合在固相載體上，但仍保留其免疫活性，然后加一種抗體（抗原）與酶結(jié)合成的偶聯(lián)物（標(biāo)記物），此偶聯(lián)物仍保然后加一種抗體（抗原）與酶結(jié)合成的偶聯(lián)物（標(biāo)記物），此偶聯(lián)物仍保留其原免疫活性與酶活性，當(dāng)偶聯(lián)物與固相載體上的抗原（抗體）反應(yīng)結(jié)留其原免疫活性與酶活性，當(dāng)偶聯(lián)物與固相載體上的抗原（抗體）反應(yīng)結(jié)合后，再加上酶的相應(yīng)底物，即起催化水解或氧化還原反應(yīng)而呈顏色。其合后，再加上酶的相應(yīng)底物，即起催化水解或氧化還

7、原反應(yīng)而呈顏色。其所生成的顏色深淺與欲測(cè)的抗原（抗體）含量成正比。所生成的顏色深淺與欲測(cè)的抗原（抗體）含量成正比。方法方法此法適用于檢驗(yàn)各種蛋白質(zhì)等大分子抗此法適用于檢驗(yàn)各種蛋白質(zhì)等大分子抗原原間接法間接法檢測(cè)抗體最常用的方法，其原理為利用檢測(cè)抗體最常用的方法，其原理為利用酶標(biāo)記的抗體檢測(cè)已與固相結(jié)合的受檢酶標(biāo)記的抗體檢測(cè)已與固相結(jié)合的受檢抗體抗體用于抗原和半抗原的定量測(cè)定，也可用用于抗原和半抗原的定量測(cè)定，也可用于測(cè)定抗體于測(cè)定抗體雙抗體雙抗體夾心法夾心法臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用l酶電極在40nl的微池中檢測(cè)d-dimer濃度應(yīng)用于臨床試驗(yàn)。檢測(cè)到d-dimer濃度范圍為0.1 -100 nm ，撫

8、育時(shí)間從幾小時(shí)減少到5分鐘。l利用抗原抗體反應(yīng)前后電位的變化檢測(cè)b型肝炎抗原。檢測(cè)濃度范圍為4-800 ng/ml，檢測(cè)限達(dá)1.3 ng/ml。此方法比常規(guī)檢測(cè)更加直接，快速，簡(jiǎn)單。（三）（三）細(xì)胞傳感器細(xì)胞傳感器 定義：以動(dòng)植物細(xì)胞作為生物敏感膜的電化學(xué)傳感器，此系酶電極的衍生型電極。動(dòng)植物細(xì)胞中的酶是反應(yīng)的催化劑。 優(yōu)點(diǎn)：與酶電極相比1酶活性較酶活性較離析酶高離析酶高2酶的穩(wěn)定酶的穩(wěn)定性增大性增大3材料易于材料易于獲得獲得應(yīng)用應(yīng)用 細(xì)胞傳感器可用于診斷早期癌癥，用人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞通過三乙酸纖維素膜固定在離子選擇性電極上作為傳感器，腫瘤細(xì)胞中vegfvegf刺激細(xì)胞使電極電位發(fā)生變化從而測(cè)得vegf濃度來診斷癌癥。四四.生物傳感器的展望生物傳感器的展望 目前生物傳感器主要還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，仍需要較長(zhǎng)的一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。比如，大多數(shù)電化學(xué)酶?jìng)鞲衅髦皇菍?duì)單一組分中的污染物具有響應(yīng)，而傳感器應(yīng)用于監(jiān)測(cè)實(shí)際樣品中污染物仍有