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1、7-2 7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-3 7-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅魃瞎?jié)內(nèi)容回顧上節(jié)內(nèi)容回顧7-2Slide 2被測(cè)物質(zhì)被測(cè)物質(zhì)生生物物敏敏感感膜膜生物學(xué)反應(yīng)信息生物學(xué)反應(yīng)信息敏敏感感元元件件電信號(hào)電信號(hào)二二次次儀儀表表第第7章章 生物傳感器生物傳感器 生物傳感器的基本組成生物傳感器的基本組成被測(cè)物質(zhì)被測(cè)物質(zhì)生生物物敏敏感感膜膜生物學(xué)反應(yīng)信息生物學(xué)反應(yīng)信息敏敏感感元元件件電信號(hào)電信號(hào)二二次次儀儀表表生物學(xué)反應(yīng)：生物學(xué)反應(yīng)：酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)免疫學(xué)反應(yīng)免疫學(xué)反應(yīng)微生物反應(yīng)微生物反應(yīng)受體配體結(jié)合反應(yīng)受體配體結(jié)合反應(yīng)生物學(xué)反應(yīng)信息：生物學(xué)反應(yīng)信息：離子變化離子變化質(zhì)子變化質(zhì)子變
2、化氣體分壓變化氣體分壓變化傳感器元件：傳感器元件：離子選擇性電極離子選擇性電極場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)晶體管熱敏元件熱敏元件7-3第第7章章 生物傳感器生物傳感器 Slide 3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅?微生物和組織及細(xì)胞傳感器微生物和組織及細(xì)胞傳感器 免疫傳感器免疫傳感器傳傳感感器器7-2-1 7-2-1 生物敏感膜生物敏感膜 生物傳感器的最關(guān)鍵部分；生物傳感器的最關(guān)鍵部分； 載有載有生物活性物質(zhì)生物活性物質(zhì)的的膜層膜層； 生物活性物質(zhì)：生物活性物質(zhì)：迅速識(shí)別被測(cè)物質(zhì)并與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；迅速識(shí)別被測(cè)物質(zhì)并與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；具有高特異性和敏感性。具有高特異性和敏感性。 膜材料：天然，人工膜材料：天然，人工
3、 第第7章章 生物傳感器生物傳感器 圖圖 7.2.1 7.2.1 生物敏感膜示意圖生物敏感膜示意圖Slide 4生物敏感膜生物敏感膜生物活性材料生物活性材料酶膜酶膜各種酶類各種酶類全細(xì)胞膜全細(xì)胞膜細(xì)菌，真菌，動(dòng)植物細(xì)胞細(xì)菌，真菌，動(dòng)植物細(xì)胞組織膜組織膜動(dòng)植物組織切片動(dòng)植物組織切片細(xì)胞器膜細(xì)胞器膜線粒體，葉綠素線粒體，葉綠素免疫功能膜免疫功能膜抗體，抗原，酶標(biāo)抗原抗體，抗原，酶標(biāo)抗原7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-1 生物敏感膜生物敏感膜按照生物活性材料的不同，生物敏感膜可包括按照生物活性材料的不同，生物敏感膜可包括: :Slide 51. 1. 基于基于生物催化反應(yīng)
4、生物催化反應(yīng)的生物敏感膜的生物敏感膜2. 2. 基于基于生物吸附生物吸附的生物敏感膜的生物敏感膜3. 3. 基于基于天然生物膜和人工生物膜天然生物膜和人工生物膜的生物敏感膜的生物敏感膜按照其分子識(shí)別原理，生物敏感膜可包括按照其分子識(shí)別原理，生物敏感膜可包括: :7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-1 生物敏感膜生物敏感膜Slide 6基于敏感膜中的特定酶與底物反應(yīng)；基于敏感膜中的特定酶與底物反應(yīng)；在接觸生物物質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)后，發(fā)生催化反應(yīng)；在接觸生物物質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)后，發(fā)生催化反應(yīng)；生成的化學(xué)產(chǎn)物，其中一種產(chǎn)物可有傳感器元件所感知。生成的化學(xué)產(chǎn)物，其中一種產(chǎn)物可有傳感器元件
5、所感知。7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-1 生物敏感膜生物敏感膜圖圖 7.2.2 7.2.2 基于生物催化反應(yīng)的生物敏感膜示意圖基于生物催化反應(yīng)的生物敏感膜示意圖Slide 7基于生物親和性物質(zhì)（抗體基于生物親和性物質(zhì)（抗體- -抗原，抗原，DNA-RNADNA-RNA等）；等）；一方固定在膜上作為分子識(shí)別元件；一方固定在膜上作為分子識(shí)別元件；特異性反應(yīng)引起膜電位變化。特異性反應(yīng)引起膜電位變化。7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-1 生物敏感膜生物敏感膜圖圖 7.2.3 7.2.3 基于生物吸附的生物敏感膜示意圖基于生物吸附的生物敏感膜示意圖
6、Slide 8直接利用具有生物活性的天然生物膜或人工生物膜；直接利用具有生物活性的天然生物膜或人工生物膜；7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-1 生物敏感膜生物敏感膜Slide 9圖圖 7.2.4 7.2.4 天然生物膜和人工脂質(zhì)雙分子膜天然生物膜和人工脂質(zhì)雙分子膜生物敏感膜需要滿足哪些性能？7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù) 生物敏感膜必須滿足一定的性能，才能夠達(dá)到實(shí)用的目的。生物敏感膜必須滿足一定的性能，才能夠達(dá)到實(shí)用的目的。 穩(wěn)定性；可重復(fù)使用；能直接進(jìn)行底物分析；操作簡(jiǎn)單；使用方便。穩(wěn)定性；可重復(fù)使用；能直接進(jìn)行底物分析；操作簡(jiǎn)單；使用方便。
7、生物敏感膜的制備技術(shù)生物敏感膜的制備技術(shù)怎樣才能夠使得生物敏感膜滿足以上特點(diǎn)？Slide 10生物敏感生物敏感膜制備的固定化技術(shù)膜制備的固定化技術(shù)載體生物活性物質(zhì)7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)酶，輔酶，酶，輔酶，抗原，抗體，抗原，抗體，微生物菌體，微生物菌體，激素，抑制劑，激素，抑制劑，各種細(xì)胞器。各種細(xì)胞器。丙烯酰胺系聚合物，丙烯酰胺系聚合物，甲基丙烯系聚合物，甲基丙烯系聚合物，苯乙烯系聚合物，苯乙烯系聚合物，膠原，右旋糖酐，膠原，右旋糖酐，瓊脂糖，纖維素，瓊脂糖，纖維素，淀粉等天然高分子淀粉等天然高分子以及玻璃，礬土，以及玻璃，礬土，不
8、銹鋼等無機(jī)物。不銹鋼等無機(jī)物。Slide 11固定化酶的制備方法、制備固定化酶的制備方法、制備材料多種多樣，不同的制備方法材料多種多樣，不同的制備方法和材料，固定化后酶的特性不同。和材料，固定化后酶的特性不同。對(duì)于特定的目標(biāo)酶，要根據(jù)酶自對(duì)于特定的目標(biāo)酶，要根據(jù)酶自身的性質(zhì)、應(yīng)用目的、應(yīng)用環(huán)境身的性質(zhì)、應(yīng)用目的、應(yīng)用環(huán)境來選擇固定化載體和方法。具體來選擇固定化載體和方法。具體包括：包括：(a) 夾心法夾心法(b) 吸附法吸附法(c) 包埋法包埋法(d) 共價(jià)連接法共價(jià)連接法(e) 交聯(lián)法交聯(lián)法7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)圖圖 7.2.4
9、7.2.4 酶的固定化方法酶的固定化方法7-2-2 7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)Slide 12制備方法：制備方法： 將生物活性材料封閉在雙層濾膜之間將生物活性材料封閉在雙層濾膜之間優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 操作簡(jiǎn)單；操作簡(jiǎn)單； 不需要任何化學(xué)處理；不需要任何化學(xué)處理； 固定生物量大；固定生物量大； 響應(yīng)速度快；響應(yīng)速度快； 重現(xiàn)性好。重現(xiàn)性好。缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差（酶膜）。缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差（酶膜）。適用范圍：微生物和組織膜。適用范圍：微生物和組織膜。7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)圖圖 7.2.5 7.2.5 夾心法示意圖夾心法示意圖Slide 137
10、-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)制備方法：制備方法： 通過非水溶性載體的物理吸附或通過非水溶性載體的物理吸附或離子結(jié)合，使蛋白分子固定。離子結(jié)合，使蛋白分子固定。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 不需要化學(xué)試劑；不需要化學(xué)試劑； 對(duì)酶活性影響小。對(duì)酶活性影響小。缺點(diǎn)：分子易脫落。固常與其他方法缺點(diǎn)：分子易脫落。固常與其他方法結(jié)合使用，如吸附交聯(lián)法。結(jié)合使用，如吸附交聯(lián)法。適用范圍：酶膜和免疫分子膜的制作。適用范圍：酶膜和免疫分子膜的制作。圖圖 7.2.6 7.2.6 吸附法示意圖吸附法示意圖Slide 147-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2
11、-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)制備方法：制備方法： 酶分子通過共價(jià)鍵與不溶性載體酶分子通過共價(jià)鍵與不溶性載體結(jié)合而固定。結(jié)合而固定。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)合牢固，蛋白質(zhì)不易脫落；結(jié)合牢固，蛋白質(zhì)不易脫落； 載體不易被生物降解；載體不易被生物降解； 使用壽命長。使用壽命長。缺點(diǎn)：操作繁瑣，酶活性受影響。缺點(diǎn)：操作繁瑣，酶活性受影響。圖圖 7.2.7 7.2.7 共價(jià)連接法示意圖共價(jià)連接法示意圖Slide 157-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)酶蛋白上可供載體結(jié)合的功能基團(tuán)有以下幾種：酶蛋白上可供載體結(jié)合的功能基團(tuán)有以下幾種： （1 1）酶蛋白）酶蛋白N N
12、末端的末端的- -氨基或賴氨酸殘基的氨基或賴氨酸殘基的- -氨基。氨基。（2 2）酶蛋白）酶蛋白C C末端的末端的- -羧基、天門冬氨酸殘基的羧基、天門冬氨酸殘基的- -羧基以及羧基以及谷氨酸殘基的谷氨酸殘基的- -羧基。羧基。（3 3）半胱氨酸殘基的巰基。）半胱氨酸殘基的巰基。（4 4）絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基的羥基。）絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基的羥基。（5 5）組氨酸殘基的咪唑基。）組氨酸殘基的咪唑基。（6 6）色氨酸殘基的吲哚基。）色氨酸殘基的吲哚基。（7 7）苯丙氨酸和酪氨酸殘基的苯環(huán)。）苯丙氨酸和酪氨酸殘基的苯環(huán)。Slide 16必須注意，參加共價(jià)結(jié)合的氨基酸殘基應(yīng)當(dāng)是酶催化活性非
13、必需基團(tuán)，如必須注意，參加共價(jià)結(jié)合的氨基酸殘基應(yīng)當(dāng)是酶催化活性非必需基團(tuán)，如若共價(jià)結(jié)合包括了酶活性中心有關(guān)的基團(tuán)，會(huì)導(dǎo)致酶的活力損失。若共價(jià)結(jié)合包括了酶活性中心有關(guān)的基團(tuán)，會(huì)導(dǎo)致酶的活力損失。7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)制備方法：制備方法： 將酶分子或細(xì)胞包埋并固定在將酶分子或細(xì)胞包埋并固定在高分子聚合物三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子聚合物三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)基質(zhì)中?；|(zhì)中。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 一般不產(chǎn)生化學(xué)修飾，對(duì)分子一般不產(chǎn)生化學(xué)修飾，對(duì)分子活性影響?。换钚杂绊懶。?膜的孔徑和形狀可以任意控制；膜的孔徑和形狀可以任意控制； 被包埋物不易滲漏；被包埋物不
14、易滲漏； 底物分子可在膜中任意擴(kuò)散。底物分子可在膜中任意擴(kuò)散。缺點(diǎn)：分子量大的底物擴(kuò)散困難。缺點(diǎn)：分子量大的底物擴(kuò)散困難。圖圖 7.2.8 7.2.8 包埋法示意圖包埋法示意圖Slide 177-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)制備方法：制備方法： 依靠雙功能試劑在分子間形成依靠雙功能試劑在分子間形成交聯(lián)而聚成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。交聯(lián)而聚成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 操作簡(jiǎn)單；操作簡(jiǎn)單； 結(jié)合牢固。結(jié)合牢固。缺點(diǎn)：固定化時(shí)需嚴(yán)格控制缺點(diǎn)：固定化時(shí)需嚴(yán)格控制pHpH，交聯(lián)劑濃度，否則會(huì)使蛋白質(zhì)中交聯(lián)劑濃度，否則會(huì)使蛋白質(zhì)中毒，酶分子會(huì)部分失活。毒，酶分子會(huì)部分失
15、活。 圖圖 7.2.9 7.2.9 交聯(lián)法示意圖交聯(lián)法示意圖Slide 18吸附法包埋法共價(jià)結(jié)合法交聯(lián)法物理吸附法離子吸附法制備易易較難難較難結(jié)合程度弱中等強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)活力回收率高，但酶易流失高高低中等再生可能可能不可能不可能不可能固定化成本低低低高中等底物專一性不變不變不變可變可變表表 7. 2. 2 各種固定化方法的比較各種固定化方法的比較7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)Slide 19具體的例子讓我們打開書295頁，看書上表7.3Slide 20特點(diǎn)：特點(diǎn)： 低溫低壓下制成高密度、分子排列方向一致的單分子層或雙分子層超薄膜。低溫低壓下制成高密
16、度、分子排列方向一致的單分子層或雙分子層超薄膜。 典型的典型的LBLB膜必須具有雙親性，即含有親水基和疏水基的化合物。膜必須具有雙親性，即含有親水基和疏水基的化合物。制備方法如圖所示：制備方法如圖所示：7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)Slide 21圖圖 7.2.10 LB7.2.10 LB膜成膜方法膜成膜方法7-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)Slide 227-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)Slide 23 固定化死細(xì)胞固定化死細(xì)胞只利用其酶
17、活性；只利用其酶活性； 固定化活細(xì)胞固定化活細(xì)胞經(jīng)固定化后，細(xì)胞仍保存活性，能進(jìn)行正常的生長、經(jīng)固定化后，細(xì)胞仍保存活性，能進(jìn)行正常的生長、繁殖和新陳代謝，所以稱為固定化活細(xì)胞或固定化增殖細(xì)胞。繁殖和新陳代謝，所以稱為固定化活細(xì)胞或固定化增殖細(xì)胞。 固定化活細(xì)胞與固定化酶相比有何優(yōu)越之處？ 都以酶的應(yīng)用為目的，其制備方法也基本相同。固定化活都以酶的應(yīng)用為目的，其制備方法也基本相同。固定化活細(xì)胞的制備條件比固定化酶更要溫和，其制備方法主要有物理吸細(xì)胞的制備條件比固定化酶更要溫和，其制備方法主要有物理吸附法和包埋法兩種。附法和包埋法兩種。 固定化活細(xì)胞保持了酶的原始狀態(tài)，酶的穩(wěn)定性更高，對(duì)固定化活
18、細(xì)胞保持了酶的原始狀態(tài)，酶的穩(wěn)定性更高，對(duì)污染的抵抗力更強(qiáng)；通常采用微生物細(xì)胞，生長力強(qiáng)，細(xì)胞多，污染的抵抗力更強(qiáng)；通常采用微生物細(xì)胞，生長力強(qiáng)，細(xì)胞多，反應(yīng)快。反應(yīng)快。 以上僅舉了固定化酶、固定化細(xì)胞的例子；實(shí)際上，根據(jù)感受器的不同，可以將生物傳感器分成以下幾種類型： 酶?jìng)鞲衅鞴潭ɑ福?微生物傳感器固定化細(xì)胞； 免疫傳感器固定化抗原/抗體； Slide 247-2 生物敏感膜與固定化技術(shù)生物敏感膜與固定化技術(shù)7-2-2 固定化技術(shù)固定化技術(shù)下面我們從酶?jìng)鞲衅鏖_始，進(jìn)一步為大家介紹上述生物傳感器。Slide 257-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅?固定化酶膜：固定化酶膜：選擇性地選擇性地“識(shí)別識(shí)別”被
19、檢測(cè)的物質(zhì)，并且催化被被檢測(cè)的物質(zhì)，并且催化被“識(shí)別識(shí)別”出出的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 變換器：變換器：把這一催化反應(yīng)中底物或產(chǎn)物的變量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而通過把這一催化反應(yīng)中底物或產(chǎn)物的變量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而通過儀表顯示出來。儀表顯示出來。圖圖 7.3.1 酶?jìng)鞲衅鞯墓ぷ髟砻競(jìng)鞲衅鞯墓ぷ髟鞸lide 26 在基礎(chǔ)電極的敏感面上裝有固定化酶膜，當(dāng)電極插入待測(cè)溶液時(shí)，酶膜中的在基礎(chǔ)電極的敏感面上裝有固定化酶膜，當(dāng)電極插入待測(cè)溶液時(shí)，酶膜中的酶發(fā)生催化反應(yīng)產(chǎn)生電極活性物質(zhì)（如氧，過氧化氫，氨等），引起基礎(chǔ)電極電位酶發(fā)生催化反應(yīng)產(chǎn)生電極活性物質(zhì)（如氧，過氧化氫，氨等），引起基礎(chǔ)電極
20、電位變化，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，由此測(cè)出該酶所催化的反應(yīng)中反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的濃度。變化，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，由此測(cè)出該酶所催化的反應(yīng)中反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的濃度。電流型：電流型：由催化反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)的電極反應(yīng)得到的電流來確定反映物質(zhì)濃度。由催化反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)的電極反應(yīng)得到的電流來確定反映物質(zhì)濃度。 如氧電極，燃料電池型電極，過氧化氫電極等。如氧電極，燃料電池型電極，過氧化氫電極等。電位型：電位型：通過測(cè)量敏感膜電位來確定與催化反應(yīng)有關(guān)的各種離子濃度。通過測(cè)量敏感膜電位來確定與催化反應(yīng)有關(guān)的各種離子濃度。 如氨電極，二氧化碳電極，氫電極等。如氨電極，二氧化碳電極，氫電極等。7-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅?反應(yīng)原理：反應(yīng)原理
21、： 反應(yīng)過程：反應(yīng)過程：1底物底物S由液相傳質(zhì)到傳感器表面由液相傳質(zhì)到傳感器表面2底物底物S通過透析膜通過透析膜3底物底物S在液相與酶層中進(jìn)行分配在液相與酶層中進(jìn)行分配4底物底物S在酶層中傳質(zhì)與反應(yīng)在酶層中傳質(zhì)與反應(yīng)5反應(yīng)產(chǎn)物粒子通過透析膜進(jìn)入基礎(chǔ)反應(yīng)產(chǎn)物粒子通過透析膜進(jìn)入基礎(chǔ)電極室電極室6反應(yīng)產(chǎn)物粒子在基礎(chǔ)電極上發(fā)生電反應(yīng)產(chǎn)物粒子在基礎(chǔ)電極上發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)Slide 277-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅?我們以葡萄糖傳感器為例，來我們以葡萄糖傳感器為例，來介紹電流型生物傳感器的基本原理。介紹電流型生物傳感器的基本原理。Slide 28 課本上例子（相同原理）：課本上例子（相同原理）： 極
22、譜式氧電極（極譜式氧電極（Clark氧電極）原理：氧電極）原理：7-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅鲗?shí)際應(yīng)用舉例：針狀酶電極傳感器實(shí)際應(yīng)用舉例：針狀酶電極傳感器Slide 297-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅?我們注意到，葡萄糖氧化酶電極、乳酸酶電極等多數(shù)酶電極，其反應(yīng)式：我們注意到，葡萄糖氧化酶電極、乳酸酶電極等多數(shù)酶電極，其反應(yīng)式： 其中，都需要分子氧參與氧化還原反應(yīng)。其中，都需要分子氧參與氧化還原反應(yīng)。那么如果在缺氧，或氧分壓不斷變化的環(huán)境下怎么辦呢？7-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅鱏lide 30以介體（以介體（Mediator）取代）取代O2/H2O2在酶反應(yīng)和電極間進(jìn)行電子傳遞。在酶反應(yīng)和電極間進(jìn)行電子傳遞。
23、 這種傳感器可以較好地解決前面所述的問這種傳感器可以較好地解決前面所述的問題，而且能降低工作電位，縮短響應(yīng)時(shí)間，提題，而且能降低工作電位，縮短響應(yīng)時(shí)間，提高酶電極的選擇性和重現(xiàn)性。高酶電極的選擇性和重現(xiàn)性。以二茂鐵單羧酸（以二茂鐵單羧酸（Fc）電極為例，介紹工作原理：）電極為例，介紹工作原理： Fc作為作為GOD 的氧化劑，在酶反應(yīng)與電極過的氧化劑，在酶反應(yīng)與電極過程間迅速傳遞電子。程間迅速傳遞電子。參考文獻(xiàn)：金利通等參考文獻(xiàn)：金利通等. 羧酸二茂鐵為介體的生物傳感器的研究羧酸二茂鐵為介體的生物傳感器的研究. 華華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)東師范大學(xué)學(xué)報(bào), 1995, 2:60-64.7-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)?/p>
24、感器Slide 31意義：傳感器的微型化意義：傳感器的微型化結(jié)構(gòu)：在結(jié)構(gòu)：在pH ISFET基礎(chǔ)上制備一層基礎(chǔ)上制備一層GOD膜。（膜。（pH ISFET見書見書249頁）頁）原理：原理：1）反應(yīng)式：）反應(yīng)式：2）該反應(yīng)使酶膜中的）該反應(yīng)使酶膜中的pH下降；下降；3）白蛋白膜為對(duì)葡萄糖不敏感的參考膜。）白蛋白膜為對(duì)葡萄糖不敏感的參考膜。優(yōu)點(diǎn)：僅需微量試液，目前已開發(fā)出一種經(jīng)皮優(yōu)點(diǎn)：僅需微量試液，目前已開發(fā)出一種經(jīng)皮 血糖測(cè)試系統(tǒng)。通過一個(gè)吸引槽從皮膚血糖測(cè)試系統(tǒng)。通過一個(gè)吸引槽從皮膚 吸出微量經(jīng)皮浸出液，即可測(cè)量。吸出微量經(jīng)皮浸出液，即可測(cè)量。7-3 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅鱏lide 32 光尋址電
25、位傳感器光尋址電位傳感器 （LAPS） 的基本原理的基本原理及其構(gòu)造類似于離子敏場(chǎng)效應(yīng)管（及其構(gòu)造類似于離子敏場(chǎng)效應(yīng)管（ISFET）。）。它們都是基于它們都是基于EIS（電解質(zhì)溶液（電解質(zhì)溶液-絕緣體絕緣體-半導(dǎo)體）半導(dǎo)體）結(jié)構(gòu)的敏感器件。結(jié)構(gòu)的敏感器件。 原理：原理： LAPS利用調(diào)制光從正面或背面對(duì)利用調(diào)制光從正面或背面對(duì)EIS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行光照尋址，通過檢測(cè)絕緣體表面不同光照進(jìn)行光照尋址，通過檢測(cè)絕緣體表面不同光照部位的電勢(shì)變化而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液中特定離子的濃部位的電勢(shì)變化而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液中特定離子的濃度的檢測(cè)。度的檢測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1) 通過光照通過光照 LAPS的不同敏感部位，的不同敏感部位，
26、 可實(shí)現(xiàn)多可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量；參數(shù)測(cè)量； 2) 穩(wěn)定性好；穩(wěn)定性好； 3) 易于封裝；易于封裝； 4) 檢測(cè)時(shí)間短。檢測(cè)時(shí)間短。半導(dǎo)體半導(dǎo)體參考文獻(xiàn)：梁衛(wèi)國等參考文獻(xiàn)：梁衛(wèi)國等. 光尋址電位傳感器的機(jī)理研究光尋址電位傳感器的機(jī)理研究. 半導(dǎo)體光電半導(dǎo)體光電, 2001, 22(3):184-187, 210. 微生物燃料電池(MFC)是一種以微生物為陽極催化劑，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。利用MFC不僅可以直接將水中或者污泥中的有機(jī)物降解，而且同時(shí)可以將有機(jī)物在微生物代謝過程中產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)化成電流，從而獲得電能。目前MFC有以下幾個(gè)應(yīng)用：MFC傳感器BOD（生化需氧量）傳感器；空間生物再生式生保系統(tǒng)中的應(yīng)用；替代能源;污水處理新工藝。Slide 33
第7章 生物傳感器
