電化學(xué)生物傳感器

傳感器是一種能夠?qū)耐饨缣綔y(cè)到的信號(hào)（物理?xiàng)l件、化學(xué)組成）作為信息以一定方式，如電信號(hào)等形式輸出的裝置。

傳感器作為人類感官的延伸被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、航天科學(xué)以及日常生活中。

其中，電化學(xué)生物傳感器是傳感器技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)新分支，結(jié)合了生物與電子檢測(cè)技術(shù)。

最早提出的生物傳感器原理是用葡萄糖氧化酶與氧電極組合檢測(cè)葡萄糖，此后的關(guān)于生物（酶）傳感技術(shù)的研究逐漸發(fā)展為一門(mén)交叉學(xué)科的綜合技術(shù)，在食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、藥物以及臨床等方面得到了廣泛應(yīng)用。

工作原理

電化學(xué)生物傳感器以電極作為轉(zhuǎn)換元件和固定載體，將生物敏感物質(zhì)，如抗原、抗體、酶、激素等，或者生物本身作為敏感元件固定在電極上，通過(guò)生物分子之間的特異性識(shí)別作用將目標(biāo)分子與其反應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，如電容、電流、電位、電導(dǎo)率等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分析物的定性或定量檢測(cè)。

電化學(xué)生物傳感器中電極充當(dāng)了電子的給體或受體，模擬生物體系電子傳遞機(jī)理和代謝過(guò)程，可以測(cè)定熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

利用生物反應(yīng)的特異性和電化學(xué)分析方法的靈敏度，結(jié)合兩者的實(shí)時(shí)檢測(cè)性，為生物樣品的檢測(cè)提供了強(qiáng)有力的手段。

分類

主要是依據(jù)敏感元件的不同分為以下幾種：

抗體和抗原的結(jié)合是一對(duì)一的，利用這一點(diǎn)，電化學(xué)免疫傳感器將免疫物質(zhì)固定在電極表面作為敏感元件，將抗原/抗體反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后的生物反應(yīng)信號(hào)→電信號(hào)通過(guò)電極輸出。

其優(yōu)點(diǎn)在于利用抗體的強(qiáng)特異性，省略樣品預(yù)分離步驟，節(jié)省分析時(shí)間的同時(shí)保證了分析結(jié)果的可靠性。

電化學(xué)免疫傳感器分為直接型和間接型，區(qū)別在于是否采用標(biāo)記物。直接電化學(xué)免疫傳感器直接依靠抗體或者其攜帶的大量電荷在發(fā)生免疫結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的電化學(xué)變化，從而測(cè)得阻抗、離子通透性、電導(dǎo)率等參數(shù)的改變。

間接電化學(xué)免疫傳感器則需要利用標(biāo)記物放大免疫反應(yīng)的信號(hào)，再間接測(cè)定免疫物質(zhì)的濃度。

高中課本說(shuō)酶催化作用具有高效性和專一性，這里以酶作為敏感元件，電極作為轉(zhuǎn)換元件，通過(guò)酶的催化作用將不可檢測(cè)的底物轉(zhuǎn)化為可被電化學(xué)方法檢測(cè)的產(chǎn)物。電化學(xué)酶?jìng)鞲衅鞯陌l(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

第一代，通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生或者消耗的電活性物質(zhì)來(lái)確定被測(cè)物的濃度。葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase, GOD)電極，通過(guò)檢測(cè)氧氣的消耗、過(guò)氧化氫的產(chǎn)生或者酸度的變化來(lái)間接測(cè)定葡萄糖的含量。

第二代，以媒介體進(jìn)行酶的電活性中心與電極之間的電子溝通，通過(guò)檢測(cè)電極上媒介體被氧化所產(chǎn)生的電流變化反應(yīng)底物濃度的變化。金屬油雞課上學(xué)到的二茂鐵及其衍生物是常用媒介體喔~

第三代，將酶固定到電極表面，使酶的氧化還原活性中心與電極直接“交流”，面對(duì)面更好辦事。

DNA具有儲(chǔ)存和傳遞信息的功能，在生物的生長(zhǎng)、繁殖、發(fā)育、遺傳、變異和轉(zhuǎn)化等生命活動(dòng)中具有十分重要的作用。對(duì)于遺傳病、傳染病以及腫瘤等疾病診治方面，檢測(cè)基因與其表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)、分析外源基因的變異性與多態(tài)性質(zhì)顯得尤為重要。

電化學(xué)DNA傳感器主要檢測(cè)核酸的雜交反應(yīng)，它以電極為換能器，單鏈或基因探針為敏感元件，與識(shí)別雜交信息的電活性指示劑共同構(gòu)成。

在適當(dāng)?shù)臏囟?、pH和離子強(qiáng)度下，被固定在電極表面的DNA探針?lè)肿幽芘c目標(biāo)物選擇性雜交，形成雙聯(lián)DNA，導(dǎo)致電極表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而改變電極的信號(hào)傳導(dǎo)，通過(guò)檢測(cè)電信號(hào)的變化來(lái)達(dá)到檢測(cè)目標(biāo)物或特定基因的目的。

制備

首要大事是固定生物敏感元件。（敲黑板）

①在一定的空間內(nèi)限制生物敏感元件

②不能妨礙待測(cè)物的自由擴(kuò)散

目前電極表面生物材料的修飾方法主要有：

應(yīng)用

啥都不說(shuō)了，看下表吧