《电化学生物传感器》PPT课件

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1、电化学生物传感器报告人：邢月寒一、什么是生物传感器？生物传感器(Biosensor)是指用固定化的生物体成分或生物体本身作为敏感元件的传感器，是一种将生物化学反应能转换成电信号的分析测试装置。电化学生物传感器的基本组成敏感元件（分子识别元件）和信号转换器件二、电化学生物传感器的信号转换器离子选择电极电位型电极氧化还原电极电化学电极电流型电极氧电极1、电位型电极离子选择电极离子选择电极是一类对特定的阳离子或阴离子呈选择性响应的电极，具有快速、灵敏、可靠、价廉等优点。在生物医学领域常直接用它测定体液中的一些成分（例如H+，K

2、+，Na+，Ca2+等）。氧化还原电极氧化还原电极是不同于离子选择电极的另一类电位型电极。这里指的主要是零类电极。2、电流型电极电化学生物传感器中采用电流型电极为信号转换器的趋势日益增加，这是因为这类电极和电位型电极相比有以下优点：①电极的输出直接和被测物浓度呈线性关系，不像电位型电极那样和被测物浓度的对数呈线性关系。②电极输出值的读数误差所对应的待测物浓度的相对误差比电位型电极的小。③电极的灵敏度比电位型电极的高。氧电极有不少酶特别是各种氧化酶和加氧酶在催化底物反应时要用溶解氧为辅助试剂，反应中所消耗的氧量就用氧电极来

3、测定。此外，在微生物电极、免疫电极等生物传感器中也常用氧电极作为信号转换器，因此氧电极在生物传感器中用得很广。目前用得最多的氧电极是电解式的Clark氧电极，Clark氧电极是由铂阴极、Ag/AgCl阳极、KCl电解质和透气膜所构成。XiaopingLiu,OihuiLiu.NitricOxide.2005,13(1):68~77三、电化学生物传感器的分类（根据敏感物质分类）酶传感器免疫传感器组织传感器、细胞传感器等（一）酶传感器酶电极电化学电极顶端紧贴一层酶膜朱建中,周衍.传感器世界.1997,4:1~81、酶的固定化

4、技术惰性载体——物理吸附法离子载体—交换法活化载体—共价结合法物理包埋法乔丽娜,周在德.化学研究与应用.2005,17(6):299~302物理吸附法酶分子通过极性键、氢键、疏水力或π电子相互作用等吸附于不溶性载体上。常用的载体有：多孔玻璃、活性炭、氧化铝、石英砂、纤维素酯、葡聚糖、琼脂精、聚氯乙烯、聚苯乙烯已用此法固定化的酶如：脂肪酶、α－D葡萄糖苷酶、过氧化物酶等交换法选用具有离子交换剂的载体，在适宜的pH下，使酶分子与离子交换剂通过离子键结合起来，形成固定化酶。常用的带有离子交换剂的载体如下：DEAE一纤维素、T

5、EAE一纤维素、AE—纤维素、CM—纤维素、DEAE一葡萄糖、肌酸激酶共价结合法a.重氮b.迭氮c.卤化氰d.缩合e.烷基化法物理包埋法将酶分子包埋在凝胶的细微格子里制成固定化。常用的凝胶有：聚丙烯酸胺、淀粉、明胶、聚乙烯醇、海藻酸钙、硅树脂用凝胶包埋法制备的固定化酶如：木瓜蛋白酶、纤维素酶、乳酸脱氢酶2、酶传感器应用（1）葡萄糖传感器大肠杆菌改良型葡萄糖传感器MWCNTs-HRP葡萄糖传感器检测血清中葡萄糖浓度大肠杆菌改良型葡萄糖传感器利用大肠杆菌中的葡萄糖脱氢酶(mGDH)对氧分子的不敏感性而降低干扰。此传感器把大肠

6、杆菌细胞固定在附有苯醌的石墨电极上，中间夹有一层透析膜。检测葡萄糖浓度达0.2-10mM，响应时间在2min左右，此葡萄糖传感器用EDTA处理后可再度使用。ItoY,YamazakiS,BiosensBioelectron.2002,17(11-12):993-8MWCNTs-HRP葡萄糖传感器施加电压为-300mv时，可避免抗坏血酸、尿酸等干扰，对葡萄糖在GOD作用下生成的过氧化氢有高的灵敏度。MWCNTs和HRP混合物固定在电极上，制成MWCNTs-HRP改进型电极。检测限达1.0x10(-7)mol/L,还可在线检

7、测葡萄糖。YamamotoK,ShiG.Analyst.2003,128(3):249-54检测血清中葡萄糖浓度在普通葡萄糖电极上加一层多功能膜，使测量不受血液中其它金属离子以及抗坏血酸、尿酸等干扰物质的影响。此多功能膜为磷酸胆碱，甲基丙稀酰胺和纤维素的聚合物。检测血清中葡萄糖浓度达5-650mg/dl，响应时间小于60s，有很好的重现性和稳定性。ChenCY,IshiharaK.BiomedMicrodevices.1998,1(2):155-66（2）脲电极Urea+2H2O2NH4++2HCO3-脲酶产生的2NH4

8、+为阳离子电极感应。此外还有：氨基酸电极醇电极尿酸电极乳酸电极青霉素电极亚硝酸离子电极：菠菜亚硝酸还原酶产生NH3（二）免疫传感器基本原理采用抗原与抗体的特异反应将待测物与酶连接，然后通过酶与底物产生颜色反应，用于定量测定。在这种测定方法中有3种必要的试剂：①固相的抗原或抗体（免疫吸附剂）②酶标记的抗原或抗体（标记物