《第十章电化学生物传感器.》.pdfVIP

电化学生物传感器 姜彬 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+ ，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。 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.1997,4:1~8 1、酶的固定化技术 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、TEAE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0.2-10 mM ，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。 Ito Y, Yamazaki S,Biosens Bioelectron.2002 , 17(11-12):993-8 MWCNTs-HRP葡萄糖传感器  施加电压为-300mv时，可避