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生物传感器第二次作业 王君 201428003908004 中科院兰州化学物理研究所 1?QCM原理及检测的三种方法。Sauerbrey方程的使用范围，原因。? 答：QCM原理：石英晶体微天平是一种压电装置，通常是在石英片两面沉积金膜作为电极，然后施加一个交流、高频的电场而产生机械共振剪切震荡模式。原理是利用石英晶体的逆压电效应，石英晶体在交变电场下会产生一定频率的振动，这种振动的频率与晶体的质量有关，若晶体表面有物质吸附，质量的改变会使振动频率发生改变，频率的变化和质量增量存在一个方程叫Sauerbrey方程。 检测的三种方法：? （1）将液体样品转变为气体，再进行测定（用的较少）? （2）浸入-干燥法，该方法可用Sauerbrey方程? （3）流动注射法，石英晶体可以全部浸入，但通常将石英晶体的一面与流通池接触。样品通过注射或蠕动泵送入样品池，样品的体积可以小到几微升。 Sauerbrey方程的使用范围，原因? Sauerbrey方程适用于刚性沉淀物且沉积物厚度要均匀，而不适合晶体在溶液中的行为。原因是液体具有一定的粘弹性，不满足该方程式的条件。 2.?SPR的原理、影响因素及SPR生物传感器的优缺点。? 答：SPR的原理：当棱镜发生全反射时，在玻璃界面上会产生向金属介质中传输的消失波。消失波可以引发金属表面的自由电子产生表面等离子体，在入射角或波长为某一适当值的条件下，表面等离子体与消失波将发生共振，入射光被吸收，使反射光能量急剧下降，在反射光谱上出现共振峰。当紧靠在金属薄膜表面的介质折射率不同时，共振峰位置将不同。? SPR的影响因素：（1）金属膜的种类：银膜的灵敏度比金膜大，但是银膜不稳定，而金膜具有较强的化学惰性且反射率率及反射区宽度都适合，所以选择金膜。（2）金属膜的厚度：金膜厚度为50nm最合适吸附膜的厚度：膜的厚度越大引起的Δθ越大。（3）吸附膜的折射率：相同厚度下折射率越高的膜Δθ越大，（4）入射光的波长：波长越长灵敏度越大但是波长增加后会使反射光斑难以辨认。 SPR生物传感器的优缺点：? 优点：（1）可以实时检测金膜表面的反应。可以用来研究膜表面物质在反应过程中构型的变化和结构的变化，更被广泛地应用于生物分子相互作用的体系。（2）许多的反应无需标记。物质在金属表面作用时就会引起介质层内折射率的变化，从而导致SPR共振角度发生位移，记录此信号就可得到被测物的结构和浓度等信息。（3）灵敏度高，无背景干扰。实验中产生的电场在金属/介质界面处最强，以后呈指数衰减，因此溶液本体对其基本上没有影响。? 缺点：（1）选择性不高。因为测量的是膜的折射率的变化，那么不管吸附到金属膜表面的物质是不是我们所需要的待测物只要能使膜的折射率发生变化，便会被检测到。（2）信号代表性问题。在流动注射分析中，由于在流通池中存在质量传输问题，反应物在空间是非均一性的。而测得的信号却只是膜表面某一部位的待测物。（3）温度的影响也会对折射率产生影响，最终会影响实验结果。 3.?丝网印刷过程中，油墨固化的方式及其特点。? 答：常温固化：条件温和，适用于所有印刷生物传感器的制作，但是比其它方法耗时长。? 加热固化：能使油墨与基质材料更加紧密得结合，而且固化所需要的时间短，只局限于陶瓷基体材料，不适用于非耐热材料如PVC和其它塑料基质。? 紫外固化：快速，只需几秒钟，高效，廉价，能耗低。 4.荧光产生机理。任何荧光化合物都具有两种特征光谱，分别指什么光谱？两者间有什么关系。? 答：荧光产生机理：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振动能级回到基态发出辐射，产生荧光。? 任何荧光化合物都具有两种特征光谱：（1）荧光激发光谱（吸收光谱）：固定某一发射波长，测定该波长下的荧光发射强度随激发波长变化所得的光谱。（2）荧光发射光谱（荧光光谱）：固定某一激发波长，测定荧光发射强度随发射波长变化得到的。 关系：通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一样）成镜像对称关系。 5 试举例说明HRP在生物传感器的不同换能器中的应用。 答：（1）在以压电晶体为换能器的生物传感器中的应用：用QCM灵敏检测霍乱毒素（CT）时，用HPR和GMI-功能化的脂质体作为催化识别标记，可将氯萘酚转化为沉淀，沉积在QCM表面引起晶体频率的改变，从而对CT进行检测。 (2)在表面等离子体为换能器的生物传感器中的应用：表面等离子体激元共振仪及其与电化学联用成为探测金属/溶液界面各种吸附膜的微小变化的一种有利工具。例如，将聚苯胺电聚合在电极表面，通过对酶促反应（HPR催化H2O2反应）的介导作业研究氧化还原过程发生介电常数的改变。 （3）以基础电极为换能器的生物传感器中的应用：在DNA杂交中，以HRP酶为标记物，经过连续催化使被检测物间接地转化为