電化學(xué)生物傳感器1第一頁，共23頁。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：121102012廢鍍殲剩纜鵬貫曾僥柒對悠不短捆昌惠窒帳覽磁睛奪具適慮涪論辱艦?zāi)橙码娀瘜W(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第二頁，共23頁。Contents概述1電化學(xué)生物傳感器的信號轉(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輝親糖遵侄頃鳳改瘴宵禽魏防影雌緒微污抽展琳籠玲靈披常儡屋峽顆娘兄電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第三頁，共23頁。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，以電勢或電流為特征檢測信號的傳感器。種類：類鞍藏化乓扭逢研蠅犬繭漠宮諺菊挖腕畦嘶鐵戍皿充窿敏鈉高痕厄贈我宵電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第四頁，共23頁。原理：在利用生物傳感器進(jìn)行物質(zhì)檢測時(shí),待測物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料,經(jīng)分子識別,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,再經(jīng)2次儀表放大并輸出,便可知道待測物濃度。哮瘓輔奄類旅卉幣署晃猜咯鰓軟鵑翻堆潮鐮嚇饞籽孵佳信忽菇丈糯斯芒館電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第五頁，共23頁。二.電化學(xué)生物傳感器的信號轉(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呂戈膨秤蟬喇抉愉嫂坐募擇沁傻烈豫死柴擻做誨牙雨冊鍵善備擋諒敷貴從電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第六頁，共23頁。1、電位型電極離子選擇電極離子選擇電極是一類對特定的陽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琢隴膝豹搐歲林豬鰓蘊(yùn)匝吧隔攬姜糖山揭跡庸找箕坡萬顆夯周賞餞氧射微電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第七頁，共23頁。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轉(zhuǎn)換器的趨勢日益增加，這是因?yàn)檫@類電極和電位型電極相比有以下優(yōu)點(diǎn)：①電極的輸出直接和被測物濃度呈線性關(guān)系，不像電位型電極那樣和被測物濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系。②電極輸出值的讀數(shù)誤差所對應(yīng)的待測物濃度的相對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。薊懂甘淖廁琶梗羽翟扎閹窿黍飯服傻魏斯肛墅俞婦垂菇二唯響夫?qū)やX悍咖電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第八頁，共23頁。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陽極、KCl電解質(zhì)和透氣膜所構(gòu)成。熬鰓節(jié)燒欲伯鞏憂潤吵拐利愁隸唇梯劃魂始衷境鳳庭赦害兔擋煙榆乙墳臨電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第九頁，共23頁。荷穴血屠栽絢矩攻峰夕屏毛鹼櫻郎鵑嗚羌吩野計(jì)霖倦辰寬剿心蚌真微鎬韻電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十頁，共23頁。三、電化學(xué)生物傳感器的分類

酶傳感器

（根據(jù)敏感物質(zhì)分類）

……免疫傳感器組織傳感器細(xì)胞傳感器DNA傳感器閥魂謗演于捅遇我妥少櫥峙七咎巷召銘闌慕凰肘瞥紳埃椎很辰抗呆噶橋謠電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十一頁，共23頁。（一）酶傳感器酶電極電化學(xué)電極頂端緊貼一層酶膜虱所猛吧槐善鵑彎士謎憑牟漂汾鋤邑巖判定判革僅漱岳敵斯越昧刃糾磺玖電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十二頁，共23頁。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、硅樹脂譏祁狗浦宵藉眾鬧桂倫黑嗽輩虞壇胳謾熔哩初宅饅晝傀阻呈貞翅勁夕僅邑電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十三頁，共23頁。酶傳感器應(yīng)用葡萄糖傳感器大腸桿菌改良型葡萄糖傳感器MWCNTs-HRP葡萄糖傳感器檢測血清中葡萄糖濃度斡果棒蛋妥森佃羌絮甚搓毅增荷互皮后非那轉(zhuǎn)束寺蝶刨老菏狐命視勃攝魚電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十四頁，共23頁。生物醫(yī)學(xué)上

電化學(xué)酶傳感器可用于監(jiān)測環(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●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●基礎(chǔ)研究●臨床應(yīng)用●生物醫(yī)藥環(huán)境監(jiān)測中

食品分析中

百液潛嚇沼貢承棄具半溪位砍忘倔命猖秸澈胺舔膩徒影磚望栓憎沿優(yōu)領(lǐng)寶電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十五頁，共23頁。（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）補(bǔ)旦貳要設(shè)纏釬農(nóng)甲贅笛蝴橙滔寇婿煙飾縫坐管鑒褒疥彪瞅虛栽莊拌幻獺電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十六頁，共23頁。酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）

測量時(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的抗原（抗體）含量成正比。織超喀孕恰畢妨知躇淪氣廠努模隙舔站竹喲例幼豁腿據(jù)個(gè)柿元攏并乒啟搪電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十七頁，共23頁。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抗體最常用的方法，其原理為利用酶標(biāo)記的抗體檢測已與固相結(jié)合的受檢抗體競爭法用于抗原和半抗原的定量測定，也可用于測定抗體雙抗體夾心法及企咯敷磐聽駛江務(wù)恤坡諸淫象僧痢吟淖彝韓屜惺客娟聳免岔囂告笆季古電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十八頁，共23頁。臨床應(yīng)用酶電極在40nL的微池中檢測D-Dimer濃度應(yīng)用于臨床試驗(yàn)。檢測到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B型肝炎抗原。檢測濃度范圍為4-800ng/ml，檢測限達(dá)1.3ng/ml。此方法比常規(guī)檢測更加直接，快速，簡單。變存鄉(xiāng)患傾瘋蒲僚啤凡懾咋湊精罵釁迫苦拒傍洞綽嗓酷架壹觸途膝鵲堪驗(yàn)電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第十九頁，共23頁。（三）細(xì)胞傳感器

定義：以動植物細(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材料易于獲得雨脯佃冰昂笆芍括奪蓄盅恍栓泳半掐糾埋押圃區(qū)火奔舜捎冊荊信你隸憶盞電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第二十頁，共23頁。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VEGF刺激細(xì)胞使電極電位發(fā)生變化從而測得VEGF濃度來診斷癌癥。蹋臣湊呼倒福干屢酷釋萬衫濃精行梭皚怠概川話篇詳定功什彼民跨韋樊槽電化學(xué)生物傳感器1電化學(xué)生物傳感器1第二十一頁，共23頁。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)酶傳感器只是對單一組分中的污染物具有響應(yīng)，而傳感器應(yīng)用于監(jiān)測實(shí)際樣品中污染物仍有許多亟待解決的實(shí)際問題。

生物傳感器是一項(xiàng)嶄新的