光导纤维生物传感器 - 欢迎访问化学发光与电致化学发光 ....ppt

3.1 概述 3.2 核心元件 3.3 电化学传感器 3.4 光学传感器 3.5 其他传感器;传感器是一种选择性地、连续地和可逆地感受某一物理量或化学量或生物量的装置。;传感器结构示意图;图示鼻子类似为传感器;识别元件 对某种或某类分析物产生选择性响应。 化学量换能器 将某种可以观察到的变化转化为可测量的信号。 传导器 施加一种可计量的作用后整个装置以该部分元件来运转系统。 电信号或光信号检测器;传感器分类;化学与生物传感器分类;核心元件－敏感元件;3.2 识别分析物的敏感模式; 酶催化识别反应 抗体-抗原免疫反应 核酸杂交识别反应 适配体与目标物识别反应 信息分子与受体识别反应;酶催化识别反应;抗体-抗原免疫反应;核酸杂交反应;Figure 9-3 The four bases of DNA all contain nitrogen.They are shown on colored shapes that will be used throughout the chapter to represent these chemicals. ;;生物组分的固定化－吸附法;最早期用于生物传感器的一种方法，此技术将生物材料固定在惰性膜后面，这样使生物材料与转换器之间紧密接触，采用此方法不会影响酶的可靠性，并能防止污染和生物降解。 对于温度、pH值、离子强度和化学组成的变化也是稳定的。 但是，此体系对某些材料，例如小分子包括各种气体和电子是可以穿透的。;生物材料与一种单体溶液混合，然后进行聚合生成凝胶将生物材料夹在里面。 通常应用的凝胶是聚丙稀酰胺。;生物材料与固体支撑物或与其他支撑材料，像凝胶发生化学键联。双官能试剂，如戊二醛，可以用于此技术。 但对于生物材料来说此技术对某些扩散存在限制。 对生物材料也有危害。 另外，体系的机械强度不良。 ;此方法中需要小心设计生物材料中官能团和支撑基质之间的键合作用。生物材料氨基酸中的亲核官能团对催化作用不是本质的，而酶在这方面是适合的。;3.4 光 纤 传 感 器;引 言;光导纤维生物传感器的结构;光导纤维的波导作用及其构形 ; 人们还发现，当光到达光导纤维纤芯和包层界面时，并不能立刻产生全反射，而是渗入光疏介质一定深度（图19.3）。也就是说，光的电场强度在界面处并没有立即减小为零，而是在外部介质中以指数的形式减弱，且延伸到第二介质中去，在第二介质形成一个“尾巴”，这一现象叫消失波（evanescent wave）。 ;; 传感层 ; 光导纤维生物传感器的分子识别反应 酶催化识别反应 特异性抗体-抗原免疫反应 核酸杂交反应 蛋白分子受体-配位体识别反应 外源集素-糖分子识别反应 用于固定分子识别物质的载体都是光学透明物质 玻璃（包括硅藻凝胶、硅胶、石英和多孔玻璃微球等）、纤维素、琼脂糖、高分子聚合物（包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、尼龙等）、离子交换膜、渗析膜、壳质胺、牛血清蛋白等。 厚度在5—200μm之间。近年来具有单分子层结构的人工类脂膜受到很大重视，已用于制备高选择性、快响应的生物传感器。 ;分子识别物质在载体上的固定化方法有包埋法、 吸附固定法、电价固定法和共价偶联法。 ;对玻璃类的载体则需先进行硅烷化处理，“修饰”上活性基团：;;光纤传感器的检测模式;生物催化传感器 ;最简单的一种是用固定化酯酶或脂肪酶作成生物催化层进行分子识别，再通过产物的光吸收对底物浓度进行传感，如测量在404nm波长下的吸收，即可确定对硝基苯磷酸的含量，线性范围为0-——400μmol/L，生物体内许多酶类和脂肪类物质都可用这类传感器进行测定。 ; 研究最多的当属检测NADH的生物催化传感器 乳酸 + NAD+ ?丙酮酸 + NADH 在生物催化层中生成的NADH也可利用耦合的FMN（黄素单核苷酸）生物发光反应，通过光导纤维进行传感。 谷氨酸盐 + NAD+ ?酮式二酸 + NH4+ + NADH ? NADH + FMN + H+ ? NAD+ + FMNH2 FMNH2 + RCHO + O2 ? FMN + RCOOH +h? ;; 某些生物催化反应所产生的物质不能直接给出光学信号，需要在生物催化层和光测量之间插入一个起换能作用的化学反应，使其转变为能进行光检测的物质，称为复合光极。如许多酶催化反应都能消耗或产生质子、氧、二氧化碳或过氧化氢等. 青霉素G