生物分子固定化方法

1、.生物傳感器中生物組分的固定化方法生物傳感器由兩部分組成 : 生物敏感元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換器。 生物傳感器的選擇性主要取決于敏感材料的選取， 而靈敏度的高低則與轉(zhuǎn)換器的類型、 生物組分的固定化技術(shù)等有很大的關(guān)系。 因此固定化技術(shù)的發(fā)展是提高傳感器性能的關(guān)鍵因素之一。生物傳感器要呈現(xiàn)良好的工作性能 , 其固定化技術(shù)應(yīng)滿足以下條件 :(1) 固定化后的生物組分仍能維持良好的生物活性；(2) 生物膜與轉(zhuǎn)換器須緊密接觸，且能適應(yīng)多種測(cè)試環(huán)境；(3) 固定化層要有良好的穩(wěn)定性和耐用性；(4) 減少生物膜中生物組分的相互作用以保持其原有的高度選擇性。為了研制廉價(jià)、 靈敏度高而且選擇性好的生物傳感器， 固定化技術(shù)

2、已成為研究者們努力探求的目標(biāo)。 經(jīng)過近 20年的不懈探索， 已建立了對(duì)各種不同生物功能材料的固定化方法。1.1.3.1 物理吸附法此法是通過生物分子的極性鍵、氫鍵、疏水鍵的作用將生物組分吸附于不溶性的惰性載體上。文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道了一些材料可用作吸附其它材料的載體，比如，石墨粉 25 、石墨 -聚四氟乙烯 26、活性碳 27 、離子交換樹脂 28等。物理吸附法的特點(diǎn)是方法簡便、 操作條件溫和， 缺點(diǎn)是生物分子與載體表面的結(jié)合力弱，在表面進(jìn)行任意取向的不規(guī)則分布， 因此使制得的生物傳感器容易發(fā)生生物分子的脫1.1.3.2 包埋法將生物組分與合成高分子經(jīng)溶劑混合而使生物組分包埋于其中， 制成敏感膜的方法

3、稱作包埋法。 采取的包埋方式通常包括凝膠包埋法和膠囊包埋法二種形式29,30 。包埋法的優(yōu)點(diǎn)是操作條件比較溫和，膜的孔徑和形狀可隨意控制，對(duì)生物組分活性的影響較小， 缺點(diǎn)是需控制很多實(shí)驗(yàn)因素， 而且生物組分在聚合物膜內(nèi)的活性會(huì)受到影響。1.1.3.3 共價(jià)鍵合法將生物組分通過共價(jià)鍵與電極表面結(jié)合而固定的方法稱作共價(jià)鍵合法。 該法是利用基體表面進(jìn)行活化處理， 然后與生物組分偶聯(lián)， 從而使生物組分結(jié)合到基體表面?；罨姆椒ㄓ校和榛?31 、高碘酸氧化法 32、迭氮法 33等。該法的優(yōu)點(diǎn)是通過形成特殊鍵將生物組分進(jìn)行固定， 因此生物組分不易發(fā)生泄漏， 并且改善了生物分子在表面的定向， 但缺點(diǎn)是操

4、作復(fù)雜， 成本高，而且生物組分易失活。1.1.3.4 化學(xué)交聯(lián)法化學(xué)交聯(lián)法是在交聯(lián)劑 (具有兩個(gè)或兩個(gè)以上功能團(tuán)的試劑 ) 的作用下，生物分子間發(fā)生共價(jià)結(jié)合， 也可將生物組分直接與載體共價(jià)交聯(lián)。 最常用的交聯(lián)劑是戊二醛 35。該法的優(yōu)點(diǎn)是生物組分的固定比較牢固，不易脫落，缺點(diǎn)是反應(yīng).35 、聚苯胺 36 、.難以控制，擴(kuò)散阻力大，所需的生物樣品量多。1.1.3.5 電化學(xué)聚合法電化學(xué)聚合法是通過將聚合物單體和生物組分同時(shí)混合于電解液內(nèi)， 通過恒電位法或者電位循環(huán)掃描法使單體電氧化或還原而形成聚合物膜， 與此同時(shí)生物組分由于靜電或吸附作用而被嵌入聚合物膜內(nèi)。 常用的構(gòu)成生物傳感器的聚合物膜分為導(dǎo)

5、電型和非導(dǎo)電型兩種。導(dǎo)電型聚合物常見的有聚吡咯聚噻吩 37 等；非導(dǎo)電型常見的有聚鄰苯二胺 38、聚苯酚 39 等。電化學(xué)聚合法具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 電化學(xué)聚合和生物組分的固定可一步完成，簡化了實(shí)驗(yàn)步驟；(2) 聚合層的厚度和生物組分的量易于控制， 構(gòu)制的傳感器的重現(xiàn)性較好； (3) 抗干擾能力強(qiáng)。1.1.3.6 溶膠 -凝膠技術(shù)溶膠 - 凝膠技術(shù)是指有機(jī)或無機(jī)化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)過熱處理而制得氧化物或其他化合物固體的一種方法。研究結(jié)果表明，溶膠-凝膠的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅適合固定小分子也適合固定生物大分子。使用溶膠 -凝膠固定法可以為網(wǎng)絡(luò)中的生物大分子提供一個(gè)水溶液的微環(huán)境，

6、 因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中含有大量的孔隙水。與傳統(tǒng)的固定方法相比，溶膠 -凝膠固定法的優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在它可固定任何種類的生物組分， 可以較好地保持蛋白質(zhì)表面微觀結(jié)構(gòu)的整體性和方向均一性，從而對(duì)蛋白質(zhì)的活性和穩(wěn)定性的損傷較小 40 。1.1.3.7 聚電解質(zhì)層層組裝技術(shù)聚電解質(zhì)是一種水溶性高分子化合物， 在水溶液中以穩(wěn)定的線性聚離子形式存在并帶有大量的電荷 41 。 聚電解質(zhì)層層組裝技術(shù)是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ纳锓肿庸潭夹g(shù)。自從 Decher等提出通過聚電解質(zhì)層層組裝技術(shù)構(gòu)制超薄膜以來42 ，該項(xiàng)技術(shù)已引起了研究者們的廣泛興趣。最近， Wang及其合作者報(bào)道了一種基于胱胺與聚苯乙烯磺酸鹽自組裝的壓電免疫傳感器

7、 43； Wu等報(bào)道了一種基于羧基纖維素與聚烯丙胺鹽酸鹽 (PAH) 之間的靜電作用而進(jìn)行自組裝的可反復(fù)更新的尿酶傳感器 44。1.1.3.8 納米材料固定化技術(shù)納米粒子是由數(shù)目很少的原子或分子組成的原子群或分子群，其顆粒的大小在1 100 nm 之間。納米粒子主要具有四方面的效應(yīng)：表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，并由此產(chǎn)生出許多特殊性質(zhì)：奇異力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和化學(xué)活性等 45 。下文將詳細(xì)介紹最常用的一種納米材料 -納米金在生物分子固定化以及其他方面的應(yīng)用。1 汪爾康 . 分析化學(xué)新進(jìn)展，南京 :南京大學(xué)出版社 , 1997: 4-72 汪爾康 . 21 世紀(jì)

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