電化學(xué)生物傳感器-1課件

Contents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(lèi)

3生物傳感器的展望4Contents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1一.概述定義：由生物材料作為敏感元件，電極作為轉(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(lèi)：一.概述定義：由生物材料作為敏感元件，電極作為轉(zhuǎn)換元件，以電2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。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)3二.電化學(xué)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器

電位型電極離子選擇電極氧化還原電極電化學(xué)參比電極.電極電流型電極氧電極二.電化學(xué)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器

電位型電極電化學(xué)參比電極.41、電位型電極離子選擇電極離子選擇電極是一類(lèi)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(lèi)電位型電極。這里指的主要是零類(lèi)電極1、電位型電極離子選擇電極52、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(lèi)電極和電位型電極相比有以下優(yōu)點(diǎn)：①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。②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。③電極的靈敏度比電位型電極的高。2、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)6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(lái)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。氧電極有不少酶特別是各種氧化酶和加氧酶在催化底物7電化學(xué)生物傳感器-1課件8三、電化學(xué)生物傳感器的分類(lèi)

酶?jìng)鞲衅?/p>

（根據(jù)敏感物質(zhì)分類(lèi)）

……免疫傳感器組織傳感器細(xì)胞傳感器DNA傳感器三、電化學(xué)生物傳感器的分類(lèi)

酶?jìng)鞲衅鳎ǜ鶕?jù)敏感物質(zhì)分類(lèi)）9（一）酶?jìng)鞲衅髅鸽姌O電化學(xué)電極頂端緊貼一層酶膜（一）酶?jìng)鞲衅髅鸽姌O電化學(xué)電極頂端緊貼一層酶膜10酶的固定化技術(shù)惰性載體-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(guò)極性鍵、氫鍵、疏水力或π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(guò)離子鍵結(jié)合起來(lái)，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(shù)脂酶的固定化技術(shù)惰性載體-Text惰性載體-離子載體-物理包埋11酶?jìng)鞲衅鲬?yīng)用葡萄糖傳感器大腸桿菌改良型葡萄糖傳感器MWCNTs-HRP葡萄糖傳感器檢測(cè)血清中葡萄糖濃度酶?jìng)鞲衅鲬?yīng)用葡萄糖傳感器大腸桿菌改良型葡萄糖傳感器MWCNT12生物醫(yī)學(xué)上電化學(xué)酶?jìng)鞲衅骺捎糜诒O(jiān)測(cè)環(huán)境中有機(jī)污染物、無(wú)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

食品分析中

生物醫(yī)學(xué)上電化學(xué)酶?jìng)鞲衅骺捎糜诒O(jiān)測(cè)環(huán)境中有機(jī)污染物、無(wú)13（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，然后通過(guò)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）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）（二）免疫傳感器

基本原理：采用抗原與抗體的特異反應(yīng)14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，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)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。其所生成的顏色深淺與欲測(cè)的抗原（抗體）含量成正比。酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA）測(cè)量15方法此法適用于檢驗(yàn)各種蛋白質(zhì)等大分子抗原間接法檢測(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)合的受檢抗體競(jìng)爭(zhēng)法用于抗原和半抗原的定量測(cè)定，也可用于測(cè)定抗體雙抗體夾心法方法此法適用于檢驗(yàn)各種蛋白質(zhì)等大分子抗原間接法檢測(cè)抗體最常用16臨床應(yīng)用酶電極在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0.1-100nM，撫育時(shí)間從幾小時(shí)減少到5分鐘。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4-800ng/ml，檢測(cè)限達(dá)1.3ng/ml。此方法比常規(guī)檢測(cè)更加直接，快速，簡(jiǎn)單。臨床應(yīng)用酶電極在40nL的微池中檢測(cè)D-Dimer濃度應(yīng)用于17（三）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酶活性較離析酶高2酶的穩(wěn)定性增大3材料易于獲得（三）細(xì)胞傳感器定義：以動(dòng)植物細(xì)胞作為生物敏感18應(yīng)用細(xì)胞傳感器可用于診斷早期癌癥，用人類(lèi)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)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VEGF刺激細(xì)胞使電極電位發(fā)生變化從而測(cè)得VEGF濃度來(lái)診斷癌癥。應(yīng)用細(xì)胞傳感器可用于診斷早期癌癥，用人類(lèi)19四.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許多亟待解決的實(shí)際問(wèn)題。

生物傳感器是一項(xiàng)嶄新的技術(shù)手段，它在發(fā)展中難免會(huì)