电化学生物传感器课件.ppt

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1、电化学生物传感器什么是生物传感器？生物传感器一般以生物活性物质（例如酶，细胞，抗体，核酸适配体等）为生物功能性敏感基元，并将其固定在信号转换器上，当加入目标物之后通过信号转换器转化为相应光学，热学，电学等信号的检测器。生物传感器的发展历程20世纪60年代酶法分析：专一性强、灵敏度高、操作简便，但是测定周期长。离子选择电极(ionselectiveelectrode,ISE)：操作简单，无需对样品进行欲处理——无试剂分析(non-reagentalanalysis)，但是只能检测无机离子．1956L

2、elandC.ClarkJnr隔离式氧电极1962LelandC.ClarkJnr酶传感器(enzymetransducer)1967S.J.Updike葡萄糖酶电极1975YellowSpringsInstrument(YSI)葡萄糖测定仪1975C.Divis用完整活细胞取代纯酶制作传感器1977GA.Rechnitz用粪便链球菌完整活细胞与氨敏电极组合成测精氨酸的微生物电极1977IsoKarube和J.Janata测BOD的微生物传感器和测抗原的免疫传感器随后出现了细胞器传感器、细胞传感器

3、和组织切片传感器20世纪70年代中期到80年代，生物技术、生物电子和微电子学不断地渗透、融合，致使生物传感器不再局限于生物反应的电化学过程，而是根据生物学反应中产生的各种信息(如光效应、热效应、场效应和质量变化等)了设计各种精密的探测装置。1974K.Mosbach热生物传感器1974Janata酶场效应晶体管1980D.W.Lubbers和N.Optiz　酶光纤传感器1983Giulbault压电晶体酶传感器1976A.H.Clemens等报道了以葡萄糖酶电极为基础的第一个人工肾脏，随后被Mil

4、es公司开发成生命稳定系统Biostator，用于重症糖尿病人床边监护。1983B.Liedberg利用表面等离子激元共振(SurfacePlasmonResonance)方法，能够适时的对生物亲和反应进行检测，在次基础上，瑞典Pharmacia公司在1990年推出商用仪器BIAcore，成为目前研究生物分子之间互相作用最优秀的实验工具。1984A.E.G.Cass首次建立了介体酶电极方法,利用化学介体戊二醛取代分子氧作为氧化还原酶酶促反应的电子受体,促成了1987年美国MediSene公司开发成

5、功印刷酶电极.电化学生物传感器电化学生物传感器作为最早问世的一类生物传感器主要是采用固体电极作为基础电极，将生物活性作为分子识别物固定在电极表面，然后通过生物分子间的特异性识别作用，使目标分子捕获到电极表面，基础电极将浓度信号转换成电势，电流，电阻或电容等可测量的电信号作为响应信号，从而实现对目标分析物的定量或者定性分析。电化学生物传感器优点：灵敏度高，易微型化，能在复杂体系样品中进行检测等优势，已广泛应用于医疗保健，食品工业，农业和环境监测等领域。电化学生物传感器的基本组成和原理组成：生物识别元

6、件，信号转换器，数据分析仪二、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

7、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

8、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）电化学免疫传感器电化学酶传感器电化学DNA传感器电化学微生物传感器电化学组织和细胞传感器（一）电化学免疫传感器是一种将电化学分析方法与免疫学技术相结合而发展出来的具有快速、灵敏、选择性高、操作简便等特点的生物传感器。根据2001年ＩＵＰＡＣ的对生物传感器分类标准,电化学免疫传感器是基于抗原