新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究
新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究
【摘要】：葡萄糖是动植物体内碳水化合物的主要组成部分,葡萄糖的定量测定在临床化学、生物化学和食品分析中都占有很重要的地位,葡萄糖的分析与检测方法一直是研究的热点之一。随着人们生活水平的提高和老年人口的增加,糖尿病发病率呈上升趋势,已成为仅次于心血管病和癌症的第三大危险疾病,其诊断和治疗已成为了医学界面临的重大课题。因此,快速、准确、方便地检测血糖含量,从而有效地对糖尿病进行监测和治疗变得越来越重要。之前,人们已经为葡萄糖的检测做出了很多重要的研究。在已有检测方法中,生物传感器由于具有灵敏度高、重现性好、操作简便等优点,在各种检测方法中扮演着重要的角色。它的工作原理是基于对固定在特定载体上的葡萄糖氧化酶(GOx)催化氧化葡萄糖时产生的过氧化氢电流的检测。因此,葡萄糖氧化酶的固定化是传感器制备过程中最关键的步骤之一纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于1-100纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,并由此产生出许多特殊性质。由于纳米材料特有的光、电、磁、催化等性能,引起了凝聚态物理界、化学界及材料科学界的科学工作者的极大关注。因此,纳米材料在太阳能电池、催化、电子信息技术及传感器材料等方面有着深入的研究和广阔的应用前景,其中传感器是纳米材料可能利用的最有前途的领域之一。纳米材料奇异的特性,使得
生物传感器的灵敏度、检测限和响应范围等性能指标得到了很大的提升。纳米材料为生物传感器的发展带来了新的契机,创造了更为广阔的空间。本论文通过链接反应(ClickReaction)、聚酰胺胺(PAMAM)和聚多巴胺膜对葡萄糖氧化酶进行固定化,并利用水热法合成了树叶状CuO纳米材料、ZnO/Au复合纳米材料和纳米WO3,并将其应用于葡萄糖生物传感器的研究与应用。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射光谱、电子衍射光谱和紫外可见分光光度法对合成的纳米材料形貌和组成进行表征,利用循环伏安法、交流阻抗、安培检测法等对葡萄糖的含量进行了检测和分析。在本论文中,葡萄糖生物传感器的稳定性,酶的活性都得到了很大提高,对葡萄糖的检测也实现了高灵敏度和低检测限。基于酶与电极间直接电子传递的电流型生物传感器能够简单直接地获取信号,本论文对GOx与纳米材料间的直接电子传递行为进行了考察,探讨了纳米材料对GOx直接电子传递行为的影响,并对葡萄糖氧化酶/纳米WO3修饰的玻碳电极(GCE/WO3/GOx/Nafion)检测葡萄糖的机理进行了讨论。在此研究的基础上研制和开发了无创血糖仪。本论文共分为八章：第一章绪论本章内容主要包括葡萄糖检测技术的现状、葡萄糖生物传感器的发展、酶固定化技术的研究、纳米材料的制备及其在葡萄糖生物传感器的应用与发展。文中简单介绍了葡萄糖检测方法的研究与进展；葡萄糖生物传感器的分类和发展；酶固定化技术的最新研究成果,重点描述酶固定化可以解决的一些问题；纳米材料的分类、性能和制备,着重阐述了纳米材料的水热合成及其应用。第二章基于链接反应固定的葡萄
糖氧化酶及其应用于葡萄糖生物传感器的研究本章利用链接反应(ClickReaction)将功能化的葡萄糖氧化酶(GOx)固定于金纳米粒子(AuNPs)表面,并将其应用于葡萄糖的检测研究。Cu(Ⅰ)催化叠氮化合物与末端炔基形成碳亚二胺,该反应条件温和、选择性强。实验表明,AuNPs具有良好的生物兼容性,能够有效地促进电子传递,修饰了AuNPs的酶传感器,响应速度快(0.5s),线性范围宽(5μM-1.82mM,R2=0.9990),最低检测限低(0.5μM,S/N=3),稳定性好；链接反应固定的GOx有良好的酶动力学响应,其表观米氏常数(KMapp)为4.0mM。第三章超声条件下合成的PAMAM-Au复合纳米材料及其应用于葡萄糖生物传感器的研究本章在超声辐射条件下合成了第四代的聚酰胺胺(G4,PAMAM)/金纳米粒子(AuNPs)复合纳米材料,并将其应用于葡萄糖生物传感器的修饰。实验结果表明,PAMAM/AuNPs 修饰的葡萄糖传感器对葡萄糖的检测具有良好的电流响应,灵敏度高(2.9mA/mM/cm2),响应时间短(小于5s),线性范围为0.1-15.8μM(R2=0.9988),最低检测限为0.05μM(S/N=3),与链接反应固定的葡萄糖生物传感器相比具有更高的灵敏度及更低的检测限。固定在传感器上的葡萄糖氧化酶(GOx)具有良好的酶动力学响应,其表观米氏常数(KMapp)为2.7mM。该传感器的高灵敏度,良好的重现性及稳定性使得该方法有着很好的应用前景。第四章仿生聚多巴胺-金纳米粒子复合膜修饰的葡萄糖生物传感器的研究本章利用仿生聚多巴胺膜并结合金纳米粒子构建了一种反应条件温和、储存时间长、稳定性好的葡萄糖生物传感器。由于仿生聚多巴胺膜对基底电极的惊人结合
力及其良好的生物亲和性与电活性,并结合金纳米粒子的“电子通道”作用,不仅实现了葡萄糖氧化酶分子在电极表面的大量而高活性的固定化,而且能促进电子在酶活性中心和电极表面间的快速传递。结果表明,该传感器对葡萄糖的检测灵敏度高、线性范围宽、检测限低(0.1μM)；固定在传感器上的葡萄糖氧化酶具有良好的酶动力学响应,其表观米氏常数(KMapp)为1.5mM。第五章树叶状CuO纳米材料修饰电极对葡萄糖的快速安培检测本章制备了一种基于树叶状CuO修饰的电化学生物传感器用以快速检测葡萄糖。这种由水热法单步合成的树叶状CuO纳米颗粒,用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行表征以研究其形貌和尺寸。在最优化实验条件下,树叶状CuO修饰的葡萄糖生物传感器对葡萄糖的检测具有宽的线性范围(1.0-170μM)、短的检测时间(5s)、良好的稳定性(3个月后仍保持90%的活性)、低的检测限(0.91μM)和高的灵敏度(246μA/mM/cm2)。该方法的特点是传感器制备方法简单,在葡萄糖的临床检测方面有着广阔的应用前景。第六章ZnO/Au复合材料的合成、性能表征及其应用于葡萄糖的检测研究本章采用水热合成的方法制备了氧化锌纳米棒,结合金纳米粒子合成了氧化锌／金(ZnO/Au)复合材料,并将其应用于葡萄糖的检测研究。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)和X射线衍射(XRD)对合成的ZnO/Au复合材料的形貌和组成进行表征。研究结果表明,ZnO/Au修饰的葡萄糖生物传感器(GCE/ZnO/Au/GOx/Nafion)对葡萄糖的检测显示出良好的电化学性能,具有线性范围宽
(0.1-33.0μ.M,R2=0.9924),响应时间短(小于5s)和最低检测限低(10nM)。该方法的特点是灵敏度高和检测限低。第七章GCE/WO3/GOx/Nafion电极对葡萄糖的电催化反应本章采用水热合成的方法制备了WO3纳米材料,通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)和X射线衍射(XRD)对合成的纳米W03的形貌和组成进行表征。并将其应用于GOx固定和对葡萄糖的电化学检测。研究结果表明,吸附在WO3表面的GOx能进行可逆的直接电化学反应,其速率常数是3.6s-1,表明W03是GOx 电化学反应的促进剂。吸附在WO3表面的GOx能保持对葡萄糖氧化的生物电催化活性。而且电极对葡萄糖的检测显示出良好的电化学性能,具有灵敏度高,稳定性好,抗干扰能力强等优点。第八章无创血糖仪的研制与开发本章根据电化学原理及葡萄糖的性质,结合复合纳米材料的特殊性能,研制开发了基于电化学传感器的无创血糖分析仪。该仪器小型化设计、携带方便、可以做到无创检测血糖。【关键词】：葡萄糖氧化酶葡萄糖检测纳米材料生物传感器电化学分析无创血糖仪【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP212.3
【目录】：摘要6-10ABSTRACT10-20第一章绪论20-50第一节葡萄糖检测方法的研究与进展21-231.1色谱法211.2光谱法21-221.3生物传感器法22-23第二节葡萄糖生物传感器研究进展23-292.1经典葡萄糖酶电极23-242.2介体葡萄糖酶电极24-252.3直接葡萄糖酶电极25-262.4其他葡萄糖传感器26-29第三节酶固定化技术的研究与发展29-353.1提高酶稳定性29-313.2提高酶的活性31-333.3改善酶的立体选择性33-35第四节纳米材料及其应用于葡萄糖生物传感器的研究与进展35-424.1纳米材料概述35-364.2纳米材料的合成及制备364.3纳米材料的水热合成及其应用36-394.4水热合成的衍生方法39-404.5纳米材料应用于葡萄糖生物传感器的研究与进展40-42第五节本论文的工作及意义42-44参考文献44-50第二章基于链接反应固定的葡萄糖氧化酶及其应用于葡萄糖生物传感器的研究50-621.前言50-512.实验部分51-543.结果与讨论54-583.1金纳米粒子的表征543.2生物传感器的电化学表征54-553.3酶活的检测55-563.4工作条件的优化56-573.5葡萄糖的电化学检测57-583.6实际样品的测量583.7选择性和重现性584.结论58-60参考文献60-62第三章超声条件下合成的PAMAM-Au复合纳米材料及其应用于葡萄糖生物传感器的研究62-721.前言62-632.实验部分63-653.结果与讨论65-693.1PAMAM-Au 的表征65-663.2Nafion/GOD/PAMAM-Au/MWCNTs/GCE传感器应用于葡萄糖的检测研究66-673.3实际样品的测量67-683.4选择性和稳定性68-694.结论69-70参考文献70-72第四章仿生聚多巴胺-金纳米粒子复合膜修饰的葡萄糖生物传感器的研究72-851.前言72-732.实验
部分73-743.结果与讨论74-823.1金纳米粒子和聚多巴胺/纳米金的表征74-773.2实验条件的优化77-783.3葡萄糖的电化学检测78-793.4不同酶传感器的传感器性能的比较79-803.5实际样品的测量80-813.6选择性和重现性81-824.结论82-83参考文献83-85第五章树叶状CuO 纳米材料修饰电极对葡萄糖的快速安培检测85-971.前言85-862.实验部分86-873.结果与讨论87-943.1树叶状CuO纳米材料的表征87-893.2实验条件的优化89-903.3GCE/CuO/GOx/Nafion生物传感器的安培响应90-933.4稳定性和重现性933.5实际样品的检测93-944.结论94-95参考文献95-97第六章ZnO/Au复合材料的合成、性能表征及其应用于葡萄糖的检测研究97-1081.前言97-982.实验部分98-1003.结果与讨论100-1053.1ZnO/Au的形貌和结构表征100-1013.2ZnO/Au修饰电极的电化学表征101-1023.3GCE/ZnO/Au/GOx/Nafion电极应用于葡萄糖的检测研究102-1033.4实际样品的测量103-1043.5抗干扰试验104-1053.6稳定性1054.结论105-106参考文献106-108第七章葡萄糖氧化酶在纳米WO_3修饰电极上的直接电化学及其应用108-1211.前言108-1092.实验部分109-1103.结果与讨论110-1183.1WO_3的形貌和结构表征110-1123.2电化学表征112-1143.3GOx的直接电化学反应114-1173.4GCE/WO_3/GOx/Nafion电极对葡萄糖的电催化氧化117-1184.结论118-119参考文献119-121第八章无创血糖仪的研制与构想121-1261.前言1212.无创血糖仪的研制121-1252.1葡萄糖生物传感器的研究121-1232.2实验原理及方法123-1242.3无创血糖检测流
生物传感器的研究现状及应用
生物传感器的研究现状及应用 生物传感器？这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上，生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助，显示出越来越受重视的前景。要掌握生命科学研究的前研信息，争取好的研究课题和资金，你怎能不了解生物传感器？ 让我们来看看生物通最近的一些报道： 英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测，类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸，有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤，获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物－蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统，更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组，以使该技术进一步完善。 苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台（BiosensorPlatform）”——一种治疗诊断技术。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法，能够在诊断的同时，提出适合不同病人的治疗方案，可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性，同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上，只需在事前做些特殊的测试，即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。 来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌，该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。临床样本直接加到芯片上，然后其电化学信号被多通道阅读器获取。根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。从样品收集到结果仅需45分钟。比传统方法（需要2天时间）
新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究
新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究 【摘要】：葡萄糖是动植物体内碳水化合物的主要组成部分,葡萄糖的定量测定在临床化学、生物化学和食品分析中都占有很重要的地位,葡萄糖的分析与检测方法一直是研究的热点之一。随着人们生活水平的提高和老年人口的增加,糖尿病发病率呈上升趋势,已成为仅次于心血管病和癌症的第三大危险疾病,其诊断和治疗已成为了医学界面临的重大课题。因此,快速、准确、方便地检测血糖含量,从而有效地对糖尿病进行监测和治疗变得越来越重要。之前,人们已经为葡萄糖的检测做出了很多重要的研究。在已有检测方法中,生物传感器由于具有灵敏度高、重现性好、操作简便等优点,在各种检测方法中扮演着重要的角色。它的工作原理是基于对固定在特定载体上的葡萄糖氧化酶(GOx)催化氧化葡萄糖时产生的过氧化氢电流的检测。因此,葡萄糖氧化酶的固定化是传感器制备过程中最关键的步骤之一纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于1-100纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,并由此产生出许多特殊性质。由于纳米材料特有的光、电、磁、催化等性能,引起了凝聚态物理界、化学界及材料科学界的科学工作者的极大关注。因此,纳米材料在太阳能电池、催化、电子信息技术及传感器材料等方面有着深入的研究和广阔的应用前景,其中传感器是纳米材料可能利用的最有前途的领域之一。纳米材料奇异的特性,使得
生物传感器的灵敏度、检测限和响应范围等性能指标得到了很大的提升。纳米材料为生物传感器的发展带来了新的契机,创造了更为广阔的空间。本论文通过链接反应(ClickReaction)、聚酰胺胺(PAMAM)和聚多巴胺膜对葡萄糖氧化酶进行固定化,并利用水热法合成了树叶状CuO纳米材料、ZnO/Au复合纳米材料和纳米WO3,并将其应用于葡萄糖生物传感器的研究与应用。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射光谱、电子衍射光谱和紫外可见分光光度法对合成的纳米材料形貌和组成进行表征,利用循环伏安法、交流阻抗、安培检测法等对葡萄糖的含量进行了检测和分析。在本论文中,葡萄糖生物传感器的稳定性,酶的活性都得到了很大提高,对葡萄糖的检测也实现了高灵敏度和低检测限。基于酶与电极间直接电子传递的电流型生物传感器能够简单直接地获取信号,本论文对GOx与纳米材料间的直接电子传递行为进行了考察,探讨了纳米材料对GOx直接电子传递行为的影响,并对葡萄糖氧化酶/纳米WO3修饰的玻碳电极(GCE/WO3/GOx/Nafion)检测葡萄糖的机理进行了讨论。在此研究的基础上研制和开发了无创血糖仪。本论文共分为八章：第一章绪论本章内容主要包括葡萄糖检测技术的现状、葡萄糖生物传感器的发展、酶固定化技术的研究、纳米材料的制备及其在葡萄糖生物传感器的应用与发展。文中简单介绍了葡萄糖检测方法的研究与进展；葡萄糖生物传感器的分类和发展；酶固定化技术的最新研究成果,重点描述酶固定化可以解决的一些问题；纳米材料的分类、性能和制备,着重阐述了纳米材料的水热合成及其应用。第二章基于链接反应固定的葡萄
生物传感器的应用现状和发展趋势
生物传感器的应用现状和发展趋势 【摘要】改革开放以来，国民生活的各个方面都取得了明显的进步。随着科学的发展生产力的不断提高，生物传感器的应用越来越广泛。为我们的生产生活带来了很大的方便，研究生物传感器的应用现状和发展趋势，有利于我们对生物传感器进行全面深入的了解，有利于生物传感器的自身发展，同时有利于生物传感器的应用广泛推广。因此有必要详细说明生物传感器的应用现状和发展趋势。 【关键词】生物传感器；应用现状；发展趋势 1.前言 生物传感器作为一种高科技手段，在医学、军事、食品、农业等各个领域均得到了广泛的应用。它具有传感器不可替代的地位，利用生物中独特的物质，通过一系列的化学反应，检测出相关物质。生物传感器相对与传统的传感器相比，具有高灵敏度、高选择度、成本低廉、运用普及度高、污染程度小的特点。因此，研究生物传感器的应用现状和发展趋势具有重要意义。 2.简要介绍生物传感器 Gronow将生物传感器定义为一种含有固定化生物物质（如酶、抗体、全细胞、细胞器或其联合体）并与一种合适的换能器紧密结合的分析工具或系统，它可以将生化信号转化为数量化的电信号。生物传感器一般由两个主要部分组成：一是生物分子识别元件（感受器），是具有分子识别能力的生物活性物质（如酶、抗体、组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、核酸、有机物分子等）；二是信号转换器（换能器），主要有电化学电极、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管、压电石英晶体及表面等离子共振器件等。当待测物与分子识别元件特异性结合后，所产生的复合物通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，从而达到分析检测的目的。 3.生物传感器的具体应用 3.1 制药方面 生物传感器在生产药物时具体作用表现为对具体进行生化反应进行检测，生物传感器可以及时的测量有关生化反应的各项数据，并将它及时反馈给系统。在抗癌药物及癌症治疗方面，生物传感器发挥了极其重要的作用。在实验室中对癌细胞进行培养，并把用相应药物与之发生反应，通过生物传感器对实验数据进行测量，来具体观察药物对癌细胞的作用。在不同药物间的对比中，选出最具有抗癌性的药物。 3.2 食品方面
生物传感器 检测限
生物传感器检测限 我做了一个生物传感器没有良好的线性范围怎么确定最低检测限呢？大侠们指导下吧 找出一段线性最好的范围，求出他的斜率，此为敏感度！用三倍的背景电流除以敏感度，即为检测极限～～～关键是你所说的没有良好的线性范围我没怎么明白～～ 就是浓度和信号没有线性关系啊以3倍的空白的标准偏差作为检测限可以吗？我是这么理解的，如果没有线性关系的话，很难保证信号是你的目标物引起的～～～ 这样子啊但是随浓度增高信号是变强的就是没有线性关系郁闷死我了 如果你多次重复实验都是这样的一个结果，而且你也确定你的实验没有问题的话，考虑一下能斯特关系，即信号与浓度的-logC之间可有线性关系，一般情况下，电流与浓度之间应该是线性关系，能斯特关系比较多的出现在开路电位与浓度的关系上。 背景电流应该怎样来求？不是太理解，谢谢！ 我认为这是个好问题，当初自己在看文献的时候也产生过这样的疑问。希望论坛上能讨论更多这些研究细节的问题。线性范围和检测极限都是生物传感器重要的性能参数，对它们进行考察和分析在研究中是不可避免。其实也比较容易理解，如果有例子分析说明就好了。下面的图希望对你有帮助。 线性范围：
检测极限：
回归方程形式：y=a+b*x 请教一下：对于生物传感器，线性范围是否最好能有？是不是有的没有良好的线性范围？这样的话，检测下限就不能算出来了？ 我看到有的用3σ计算检测限，用的是空白值的标准偏差。 谢谢！ 不是所有的生物传感器都能得到线性的回归方程。但酶传感器一般是这样的，是由酶催化反应和电化学测试方法决定的。对于DNA传感器，待测物浓度和电流值通常不成线性关系，也就不能简单地线性拟合。但检测局限都是能确定的。也是根据公式Y-Yb=Sb。 3σ中的σ也即上贴公式中的Sb，就是空白值的标准偏差，通过测n次空白值后得到。只是在具体求值的时候，可以用标准偏差S代替，也有书上讲用回归标准偏差代替。
葡萄糖传感器
基于ZnO/Nafion有机-无机复合膜固定双酶的葡萄糖传 感器研究 基于酶促反应的的葡萄糖传感器其最基本的原理是：利用固定化葡萄糖氧化酶膜作识别器件，将感受的葡萄糖量转换成可用输出信号。葡萄糖传感器基本由酶膜和Clark氧电极或过氧化氢电极组成。在葡萄糖氧化酶的催化作用下,葡萄糖发生氧化反应消耗氧气，生成葡萄糖酸内酯和过氧化氢。葡萄糖氧化酶被半透膜通过物理吸附的方法固定在靠近铂电极的表面，其活性依赖于其周围的氧浓度。葡萄糖与葡萄糖氧化酶反应，生成两个电子和两个质子。被氧及电子质子包围的还原态葡萄糖氧化酶经过反应后，生成过氧化氢及氧化态葡萄糖氧化酶，葡萄糖氧化酶回到最初的状态并可与更多的葡萄糖反应。葡萄糖浓度越高，消耗的氧越多，生成的过氧化氢越多。葡萄糖浓度越少，则相反。因此，氧的消耗及过氧化氢的生成都可以被铂电极所检测，并可以作为测量葡萄糖测定的方法。 但是作为检测物的过氧化氢的氧化需要在较高的电位下进行，而高电位条件下的许多电活性物质都会被氧化而干扰，影响传感器的选择性。为了解决这个问题，就需要降低传感器的操作电位。有两种办法可以解决这个问题：1、制备介体酶传感器，2、用过氧化物酶和氧化酶结合制成双电极。
HRP制成的过氧化物酶电极在测定过氧化氢时具有较高的灵敏度和选择性，并且操作电位通常比较低，在这样的电位下可以避免一些电活性物质的干扰。 另外纳米颗粒固定化酶在解决这一问题上也比较有效。纳米粒子具有特殊的壳层结构。这种结构使纳米颗粒具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应以及由此产生的许多光学和电学性质。纳米粒子具有高比表面积、高活性、强吸附力及高催化效率等优异特性，可增加酶的吸附量和稳定性，同时还能提高酶的催化活性，使酶的电极响应灵敏度得到提高。 将纳米材料掺杂到传感器敏感膜内，可以提供生物材料适应的微环境，达到维持生物组分活性和改进生物传感器性能的目的。例如将ZnO分散在Nafion中构成的葡萄糖电极就利用了ZnO的比表面积大、表面反应活性高、表面活性中心多、吸附能力强等性能和Nafion的成膜、抗干扰能力，制成了响应快速、灵敏度高的葡萄糖传感器。由于同时固定了过氧化物酶和葡萄糖氧化酶，该传感器能够实现在较低电位下检测葡萄糖，提高选择性。 固定双酶的葡萄糖传感器的研究方向主要是：1、寻找 更便宜的用于生物传感器的纳米粒子。比如一开始的Au 、Ag 或者它们的复合粒子以及碳纳米管等。它们虽然可提高 灵敏度, 但价格昂贵, 不适合将来大规模工业化生产的目标。
葡萄糖生物传感器的进展过程及研究成果[文献综述]
文献综述 葡萄糖生物传感器的进展过程及研究成果 摘要：总结了葡萄糖生物传感器研究的发展过程；阐述了第一代经典葡萄糖酶电极、第二代传递介体传感器及第三代直接传感器的原理和特性，并介绍了其它类型的葡萄糖传感器技术及产品，部分产品在医学上的应用。最后，总结和展望了葡萄糖生物传感器研究及应用的发展趋势。 关键词：葡萄糖；生物传感器；医学领域；进展 引言：葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器。葡萄糖生物传感器的发展基于两个方面的技术基础：第一，葡萄糖是动物和植物体内碳水化合物的主要组成部分，葡萄糖的定量测定在生物化学、临床化学和食品分析中都占有很重要的位置，其分析方法的研究一直引起人们的关注。特别是临床检验中对血糖分析技术的需求，促进了葡萄糖酶分析方法建立；第二，1954年，Clark建立了氧电极分析方法。1956年又对极谱式氧电极进行了重大改进，使使活体组织氧分压的无损测量成为可能，并首次提出了氧电极与酶的电化学反应理论。根据Clark电极理论，自20世纪60年代开始，各国科学家纷纷开始葡萄糖传感器的研究。经过近半个世纪的努力，葡萄糖传感器的研究和应用已有了很大的发展，在食品分析、发酵控制、临床检验等方面发挥着重要的作用[1]。 1 经典葡萄糖酶电极 1962年，Clark和Lyon发表了第一篇关于酶电极的论文[2]。1967年Updik和Hicks首次研制出以铂电极为基体的葡萄糖氧化酶（GOD）电极。用于定量检测血清中的葡萄糖含量[3]。这标志着第一代生物传感器的诞生。 该方法中葡萄糖氧化酶固定在透析膜和氧穿透膜中间，形成一个“三明治”的结构，
再将此结构附着在铂电极的表面。在施加一定电位的条件下，通过检测氧气的减少量来确定葡萄糖的含量。由于大气中氧气分压的变化，会导致溶液中溶解氧浓度的变化，从而影响测定的准确性[4]。 为了避免氧干扰，1970年，Clark对其设计的装置进行改进后，可以较准确地测定 H 2O 2 的产生量，从而间接测定葡萄糖的含量[5]。此后，许多研究者采用过氧化氢电极作 为基础电极，其优点是，葡萄糖浓度与产生的H 2O 2 有当量关系，不受血液中氧浓度变化 的影响。 早期的H 2O 2 电极属于开放型，即铂电极直接与样品溶液接触，干扰比较大。现在的 商品化都是隔膜型（Clark）型，即通过一层选择性气透膜（聚乙烯膜获tefion膜）将电极与外溶液隔开。这样在用于生物样品测定时，可以阻止抗坏血酸、谷胱甘肽、尿素等许多还原性物质的干扰。同时，葡萄糖氧化酶的固定化技术也逐步发展和完善，这些研究包括聚乙烯碳酸酯膜和多孔膜包埋法、重氮化法、牛血清蛋白（BSA）-多聚甲醛膜法、牛血清白蛋白-戊二醛交联法等。1972年，Guilbault在铂电极上覆盖一层掺有葡萄糖氧化酶的选择性膜，保存10个月后相应电极上响应的稳定电流只减少了0.1%，从而制得具有较高稳定性和测量准确性的葡萄糖生物传感器[6]。这一技术被美国Yellow Spring Instrument(YSI)公司采用，于1975年首次研制出全球第一个商业用途的葡萄糖传感器。 目前，葡萄糖酶电极测定仪已经有各种型号商品，并在许多国家普遍应用。我国第一台葡萄糖生物传感器于1986年研制成功，商品化产品主要有SBA葡萄糖生物传感器[7]。该传感器选用固定化葡萄糖氧化酶与过氧化氢电极构成酶电极葡萄糖生物传感分析仪，每次进样两25uL，进样后20s可测出样品中葡萄糖含量，在10～1000mg/L范围内具良好的线性关系，连续测定20次的变异系数小于2%。 2 介体葡萄糖酶电极 在葡萄糖氧化酶电极中引入化学介体（chemical mediator）取代O 2/H 2 O 2 ，作用是把 葡萄糖氧化酶氧化，使之再生后循环使用，而电子传递介体本身被还原，又在电极上被 氧化。利用电子传递介体后，既不涉及O 2，也不涉及H 2 O 2 ，而是利用具有较低氧化电位的 传递介体在电极上产生的氧化电流，在测定葡萄糖时，可以避免其他电活性物质的干扰，提高了测定的灵敏度和准确性。 Cass等[8]将ＧＯＤ固定在石墨电极（graphite electrode）上，以水不溶性二茂铁
基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展_高原
DOI ：10．3724/SP．J．1096．2013．20747基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展 高原 1李艳2苏星光*2（电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室1，吉林大学化学学院2，长春130012）摘要近年来，随着石墨烯研究热潮的兴起，将石墨烯用于生物及化学检测的工作也日益增多。本文着重介绍了基于石墨烯及氧化石墨烯（GO ）的光学生物传感器，特别是基于石墨烯的荧光共振能量转移（FRET ） 传感器以及比色法传感器的设计思想和传感特性。 关键词石墨烯；氧化石墨烯；生物传感器；荧光共振能量转移；评述 2012-07-17收稿；2012-09-30接受 本文系国家自然科学基金（Nos．2127506， 21075050）资助项目*E-mail ：suxg@jlu．edu．cn 1引言 石墨烯是一种由纯碳原子的六元环平面结构构成的二维材料 ［1］，是零维的富勒烯、一维的碳纳米管（CNTs ）以及三维石墨结构的构筑基元［2］。它具有非常大的理论比表面积、很高的杨氏模量［3］、超高的光学透过率、优良的导热性［4］和导电性，并能够通过电子转移实现荧光猝灭。目前，人们已将基于石 墨烯的材料广泛应用于诸多领域，如吸附剂 ［5］、催化剂［6］、药物载体［7］等。石墨烯具有的奇特性质，使 得其能够满足高灵敏性传感器设计的需求，并已用于构建光学［8］、电化学［9］及场效应传感器［10，11］、细胞标记［12］及实时监测［13］等。本文介绍了基于石墨烯材料的光学生物传感器的研究进展，重点评述了基于石墨烯基的荧光共振能量转移（FRET ）以及比色法传感器。 2基于石墨烯的荧光共振能量转移传感器 荧光共振能量转移（FRET ）是能量由供体荧光团经无辐射途径转移给受体荧光团，并引起供体荧 光猝灭和受体荧光增强的光学现象， 是测量活体及体外纳米尺度距离及变化的有效手段。近年来，人们致力于开发基于石墨烯材料的FRET 传感器， 将其用于生物及化学检测。FRET 传感器主要由3部分构成：供体、受体（猝灭剂）及供受体之间的桥联媒介。在基于石墨烯的FRET 传感器中，石墨烯及其衍生物既可以作为供体，又可作为受体。一方面，石墨烯由于其结构特点，能够同时猝灭发射波长或结构不同的多种荧光团的荧光，是一种通用的猝灭剂；另一方面，石墨烯及其衍生物经过一定的化学处理，可以产生荧光信号，可作为荧光供体。基于石墨烯的FRET 生物传感器依托于一些生物分子构建的桥联基， 用于调节供体荧光团和受体之间的距离，从而引起荧光的变化。其中，DNA 、蛋白质、多肽等生物分子均 可以作为桥联基。 2．1以石墨烯作为猝灭剂 在报道的基于石墨烯材料的FRET 传感器中，以石墨烯材料作为猝灭剂的居多。氧化石墨烯（GO ）是石墨烯的一种重要衍生物，是化学还原法制备石墨烯的前驱体，在石墨烯片层结构的边缘和表面带有 多种含氧基团， 如羧基、羟基、环氧基等。正是由于这些含氧基团的存在，使其较石墨烯具有更好的水溶性，可以应用于生物体系中。石墨烯及GO 由于其大面积的共轭结构，可以作为能量受体猝灭多种有机染料及量子点的荧光，是一种广适性的荧光猝灭剂。与传统的猝灭剂相比，石墨烯材料具有更高的猝灭 效率，使FRET 传感器具有背景低、信噪比高、可多重检测的显著特点 ［14 16］。2．1．1基于DNA 联接研究表明，石墨烯能区分多种DNA 分子结构，包括ssDNA ，dsDNA 以及茎环 结构等［17，18］。石墨烯及GO 由于其结构特点，对带有裸露的环状结构的化合物具有强烈的吸附能力。第41卷 2013年2月分析化学（FENXI HUAXUE ）特约来稿Chinese Journal of Analytical Chemistry 第2期174 180
新型生物传感器可探测唾液及眼泪中的葡萄糖浓度
美国普渡大学等机构的研究人员制成了新型生物传感器，能够以非侵入的方式进行糖尿病测试，探测出人体唾液和眼泪中极低的葡萄糖浓度。这项技术无需过于繁复的生产步骤，从而可降低传感器的制造成本，并可能帮助消除或降低利用针刺进行糖尿病测试的几率。相关研究论文发表在《先进功能材料》杂志上。 目前的大多数传感器都能测量血液中的葡萄糖，但却不能探测眼泪和唾液中的葡萄糖浓度，而新方法能够应用于唾液、眼泪、血液和尿液中，这在之前还未被证实过。 新型生物传感器包括3个主要部分：石墨烯制成的纳米片层、铂纳米粒子和葡萄糖氧化酶。其中的纳米片仿若微小的玫瑰花瓣，每片花瓣均包含着多个堆叠的石墨烯层。花瓣的边缘也悬挂着不完整的化学键，使铂纳米粒子可以附着在这里。纳米片和铂纳米粒子相结合能够形成电极，随后葡萄糖氧化酶也可附着在铂纳米粒子上。酶能将葡萄糖转化为过氧化物，并且在电极上产生一个信号。 通常情况下，在获得具有纳米结构的生物传感器成品前，需要经历复杂的处理步骤，其中包括光刻、化学处理、蚀刻等。而这些纳米片花瓣的好处就是，它们能够在任一表面上生长，也无需经历这些步骤，因此可称得上是商业化的理想选择。 除了糖尿病测试，此项技术还可用于感测多种化合物以契合其他的医疗状况。例如可将葡萄糖氧化酶替换为谷氨酸氧化酶来测量神经递质谷氨酸，以进行帕金森症和阿尔茨海默症的测试，或是使用乙醇氧化酶来监测体内的酒精。其不仅应用范围很广，同时还兼具快速和便携的优势。 研究人员称，这是首次在这么宽的检测范围内发现如此低的传感极限。这种探测器能探测到浓度为0.3微摩尔的葡萄糖，比其他基于石墨烯、碳纳米管或金属纳米粒子等材质的电气化学生物传感器更为敏感。 此外，这款传感器还能区分源自葡萄糖和其他化合物的信号，如一般存在于血液中的尿酸、抗坏血酸和对乙酰氨基酚等化合物，其通常会导致对传感器的干扰。此外，这些化合物还具有电化学活性，这意味它们自己就能产生电子信号，而不用像葡萄糖一样，需要和酶发生反应后才能生成单个信号
电化学葡萄糖生物传感器
Electrochemical Glucose Biosensors Joseph Wang* Biodesign Institute,Center for Bioelectronics and Biosensors,Departments of Chemical Engineering and Chemistry and Biochemistry, Box875801,Arizona State University,Tempe,Arizona85287-5801 Received March29,2007 Contents 1.Introduction814 2.Brief History of Electrochemical Glucose Biosensors 815 3.First-Generation Glucose Biosensors815 3.1.Electroactive Interferences815 3.2.Oxygen Dependence816 4.Second-Generation Glucose Biosensors817 4.1.Electron Transfer between GOx and Electrode Surfaces 817 https://www.wendangku.net/doc/057795441.html,e of Nonphysiological Electron Acceptors817 4.3.Wired Enzyme Electrodes817 4.4.Modification of GOx with Electron Relays818 4.5.Nanomaterial Electrical Connectors818 5.Toward Third-Generation Glucose Biosensors818 6.Solid-State Glucose Sensing Devices819 7.Home Testing of Blood Glucose819 8.Continuous Real Time in-Vivo Monitoring820 8.1.Requirements820 8.2.Subcutaneous Monitoring822 8.3.Toward Noninvasive Glucose Monitoring822 8.4.Microdialysis Sampling822 8.5.Dual-Analyte Detection823 9.Conclusions:Future Prospects and Challenges823 10.Acknowledgments824 11.References824 1.Introduction Diabetes mellitus is a worldwide public health problem. This metabolic disorder results from insulin deficiency and hyperglycemia and is reflected by blood glucose concentra-tions higher or lower than the normal range of80-120mg/ dL(4.4-6.6mM).The disease is one of the leading causes of death and disability in the world.The complications of battling diabetes are numerous,including higher risks of heart disease,kidney failure,or blindness.Such complications can be greatly reduced through stringent personal control of blood glucose.The diagnosis and management of diabetes mellitus thus requires a tight monitoring of blood glucose levels. Accordingly,millions of diabetics test their blood glucose levels daily,making glucose the most commonly tested analyte.Indeed,glucose biosensors account for about85% of the entire biosensor market.Such huge market size makes diabetes a model disease for developing new biosensing concepts.The tremendous economic prospects associated with the management of diabetes along with the challenge of providing such reliable and tight glycemic control have thus led to a considerable amount of fascinating research and innovative detection strategies.1,2Amperometric enzyme electrodes,based on glucose oxidase(GOx),have played a leading role in the move to simple easy-to-use blood sugar testing and are expected to play a similar role in the move toward continuous glucose monitoring. Since Clark and Lyons proposed in1962the initial concept of glucose enzyme electrodes,3we have witnessed tremen-dous effort directed toward the development of reliable devices for diabetes control.Different approaches have been explored in the operation of glucose enzyme electrodes.In addition to diabetes control,such devices offer great promise for other important applications,ranging from bioprocess monitoring to food analysis.The great importance of glucose has generated an enormous number of publications,the flow of which shows no sign of diminishing.Yet,in spite of the many impressive advances in the design and use of glucose biosensors,the promise of tight diabetes management has *To whom correspondence should be addressed.E-mail:joseph.wang@ https://www.wendangku.net/doc/057795441.html,.Joseph Wang has been the Director of the Center for Bioelectronics and Biosensors(Biodesign Institute)and Full Professor of Chemical Engineering and Chemistry and Biochemistry at Arizona State University(ASU)since 2004.He has also served as the Chief Editor of Electroanalysis since 1988.He obtained his higher education at the Israel Institute of Technology and was awarded his D.Sc.degree in1978.He joined New Mexico State University(NMSU)in1980.From2001?2004,he held a Regents Professorship and a Manasse Chair position at NMSU.His research interests include nanobiotechnology,bioelectronics,biosensors,and microfluidic devices.He has authored over725research papers,9books, 15patents,and25chapters.He was the recipient of the1994Heyrovsky Memorial Medal(of the Czech Republic)for his major contributions to voltammetry,the1999American Chemical Society Award for Analytical Instrumentation,the2006American Chemical Society Award for Elec-trochemistry,and the ISI‘Citation Laureate’Award for being the Most Cited Scientist in Engineering in the World(during1991?2001). 814Chem.Rev.2008,108,814?825 10.1021/cr068123a CCC:$71.00?2008American Chemical Society Published on Web12/23/2007
生物传感器的应用现状及发展前景
生物传感器的应用现状及发展前景 摘要：到来后，获取准确可靠的信息对现代化生产有着重大作用，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。其中生物传感器早已渗透到国民经济的各个部门如食品、制药、、、环境监测等方面。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。生物传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点。相信不久的将来，生物传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 关键词：生物传感器、应用、前景 一、传感器概述 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由和转换元件组成”。 随着的到来，世界开始进入。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等各个领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 由此可见，在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 传感器的特点主要有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。 常见传感器有、、、、、、、以及等。 二、生物传感器概述 生物传感器是用生物活性材料（酶、、、抗体、抗原等）与换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。 1967年.乌普迪克等制出了第一个生物传感器--葡萄糖传感器。将包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了这种葡萄糖传感器。 生物传感器的分类： ⑴按照感受器生命物质分类，可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、、DNA传感器等等。
生物传感器的发展现状与趋势
生物传感器的应用与发展趋势 摘要：生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术, 是一种将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续检测的特点。生物传感器的高度自动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，适合野外现场分析的需求，在生物、医学、环境监测，视频，医药及军事医学等领域有着重要的应用价值。 关键词：生物传感器;应用;发展趋势 1生物传感器 从几百年以前,人类就已经在使用生物传感器,而生物传感器的研究始于1962年,Clark和Lyons首先提出使用含酶的修饰膜来催化葡萄糖,用pH计和氧电极来检测相应的信号转变。1967年,Updike和Hick 正式提出了生物传感器这一概念,并成功制备了第一支葡萄糖生物传感器,这一工作对生物学来说具有里程碑意义。生物传感器研究的全面展开是从20世纪80年代开始的,1977年,Kambe等用微生物作识别元素制备了生物传感器,为拓宽检测物的范围,所用到的识别元素不断得到扩展,如细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素先后被应用于生物传感器的构筑中。换能器的种类和质量也不断得到提高和发展,随后细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素也被应用于生物传感器中。逐渐从电化学向光谱学、热力学、磁力、质量及声波等方向拓展,这也使得生物传感器在种类和应用领域上得到发展。 1.1 生物传感器简介 生物传感器指对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质与适当的理化换能器如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。 将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法；高分子载体法；高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器:微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器，研制和开发第三代生物传感器，将系统生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器，90年代开启了微流控技术，生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供了新的技术前景。由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能，只对特定反应起催化活化作用，因此生物传感器具有非常高的选择性。缺点是生物固化膜不稳定。 在21世纪知识经济发展中，生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点，在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析（包括生物药物研究开发）、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。 1.2 生物传感器的分类 生物传感器主要有下面三种分类命名方式： 1．根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器，微生物传感器，细胞传感器，组织传感器和免疫传感器。相应的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。 2．根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有：生物电极传感器，半导体生物传感器，光生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器等，换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。 3.以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类有生物亲和型生物传感器、代谢型或催化型生
新型电流生物传感器的研制
开发与创新 化工之友 ２００７．ＮＯ．０９ （３）优化方案三 适用场合：要求灵敏度较高的定量检测 采用方法：固相微萃取＋反相色谱或离子对色谱＋原子吸收光谱 对于有机锡含量较少，对灵敏度要求较高的检测样本。固相微萃取能比较有效地减少富集过程中的损耗，而反相色谱和离子对色谱的应用也是基于此考虑。原子吸收光谱的适用考虑同前不再赘述。 （４）优化方案四 适用场合：要求对有机锡形态做出具体判断 采用方法：固相微萃取＋气相色谱—质谱联用＋其他有机官能团结构检测手段 有机锡的有机官能团（Ｒ）可以进行一些有机的常规检测，如红外光谱等。对Ｒ与Ｓｎ的结合状态，因为Ｒ－Ｓｎ易断裂则需要采用质谱发结合其他谱图的数据进行推断。考虑色谱—质谱的仪器较为常用。因此利用色谱质谱联用合并完成分裂和检验步骤是可行的。通过各有机Ｒ官能团分子量，与分子离子峰ｍ／ｚ的对照解析。 参考文献 ［１］ 胡冠九有机锡化合物的性质、环境污染来源及测定方法．［Ａ］．环境监测管理与技术，２０００（１２）：１４￣１６．［２］ 张建梅．有机锡化合物的形态分析方法进展 ［Ａ］．通州师范学院学报，２００５（２６）：６５￣６９． ［３］ 秦晓光等．天然水体中有机锡的富集分离方法 ［Ａ］．海洋环境科学，２００１（２０）：６０～６６． ［４］ 刘俊亭．新一代萃取分离技术———固相微萃取［Ｊ］．色谱，１９９７，１５（３）：１１８－１１９． ［５］ 袁玲玲．工业 品及环境中的有机锡的分析方法的研究［Ｄ］．青岛：中国海洋大学，２００６． ［６］ 江桂斌．气相色谱－表面发射火焰光度检测法测定有机锡和有机锗化合物 ［Ａ］．环境化学．１９９７（１６）：１０３￣１０７． ［７］ 杨传孝等．双硫腙分光光度法测定水样中的三苯基锡［Ａ］．华侨大学学报（自然科学版），２００５（２６）：１４１￣１４４． ［８］ 徐福正等．锡与有机锡的分光光度法研究［Ａ］．光谱实验室，１９９９（１６）：２４７￣２５０． ［９］ 何滨等．涂锆石墨管石墨炉原子吸收法测定水样中的有机锡和无机锡［Ａ］．光谱学与光谱分析，１９９９（１９）：７１８￣７２０． ［１０］ 臧树良等．增敏溶出伏安法测定防污漆中的有机锡含量． ［Ａ］．辽宁大学学报（自然科学版），２００４（３）：１９９￣２０５． ＤＮＡ传感器是当今生物传感器中的前沿性研究课题，加强对ＤＮＡ传感器的研究和应用开发具有重要的科学意义和应用价值。我国开展ＤＮＡ传感器的研究有１０年左右的时间，目前已进入实质性研究工作阶段，如石英晶体ＤＮＡ传感器的研究。但大部分应用研究还停留在实验阶段，要真正进入实际应用领域，还需要在提高特异性、防止假阳性等方面继续探索。要以提高检测灵敏度，缩短响应时间为重点，加强ＤＮＡ传感器的可靠性、稳定性和实用性研究。 辣根过氧化物酶能催化四种反应，如氧化反应、还原反应、歧化反应、羟基化反应，因此辣根过氧化物酶最常用来制作生物传感器的酶。固酶技术和固酶材料是影响酶电极的一个关键因素。常用的固酶技术包括电沉积、交联、自组装、导电和不导电聚合膜、凝胶一溶胶。最近，也有相当多的文献报道在制备酶电极时金溶胶、银溶胶、二氧化硅和粘土等无机材料被用作固酶基质，这是研制酶电极的一个趋势。 传统上，人们常用人造电子媒介体如二茂铁及其衍生物、有机染料、醌类、四硫富瓦烯等参与电化学生物传感器的制备以提高传感器的灵敏度和完善传感器的响应性能。最近，有报道Ｏｓ （ｂｐｙ） ２Ｃ１＋／２＋、Ｒｕ（ｂｐｙ）等作为电子媒介体时，低的检测电位能 有效的消除其他物质的干扰。因此，本实验室合成了高氯酸? 三－２，２，—联吡啶合钴（Ⅲ）作为电子媒介体与纳米银结合用 于过氧化氢传感器的研究。实验结果证明，这一新型生物传感器 不仅克服以往同类传感器的缺点，而且还展示了良好的电化学性 能，所以，可以认为我们的工作为制备有使用价值的过氧化氢生 物传感器提供了可供参考的实验依据。 １ 仪器与试剂 ＣＨＩ６６０Ａ电化学工作站，ＣＳ ５０１－ＳＰ型超级数显恒温器， Ｈ－６００透射电子显微镜，辣根过氧化物酶，３０％的Ｈ ２ Ｏ ２ ，聚 乙烯醇缩丁醛（ＰＶＢ）， ２：２＇－吡啶， ＡｇＮＯ ３ ， ＮａＢＨ ４ 。 其他试剂如Ｃ ６ Ｈ ５ Ｎａ ３ Ｏ ７ ?２Ｈ ２ Ｏ， ＫＨ ２ ＰＯ ４ ， Ｎａ ２ ＨＰＯ ４ ， Ｈ ２ Ｏ ２ 等 均为分析纯试剂，实验用水为二次蒸馏水。所有的测试溶液都至 少通Ｎ ２ ５分钟。 ２ 实验的准备 银溶胶的制备：采用化学溶胶法，利用硝酸银（ＡｇＮＯ ３ ）与硼 氢化钠（ＮａＢＨ ４ ）溶液反应制成纳米银胶体，另外，将直径为１ ｍｍ 的铂丝电极作为基础电极，用金相砂纸将其抛光，再用１：１的新型电流生物传感器的研制 耿树志 （天津工业大学材化学院 ３００１６０） 摘 要：由于生物传感器在临床、环境、食品等领域具有广阔的应用前景，近年来发展迅速。本论文从采用新型的电子媒介体和在电极表面电聚合电子媒介体对安培酶电极进行了研究。 关键词：生物传感器 辣根过氧化物酶 电子媒介体 中图分类号：ＴＰ２１文献标识码：Ａ文章编号：１００４－０８６２（２００７）０５（ａ）－０００６－０２ ＦＲＩＥＮＤ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ６