顧 鴻

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淺談新化學(xué)生物傳感介體及傳感器、檢測(cè)理論與分析方法

顧 鴻

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二十一世紀(jì)是一個(gè)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)文明迅速發(fā)展的時(shí)代，在科學(xué)技術(shù)研究上更是一個(gè)歷史性的發(fā)展期。目前，世界科學(xué)研究的主要分析對(duì)象是環(huán)境、生命以及材料等方面?；瘜W(xué)生物傳感器是一種利用某種生物活性材料為傳感介質(zhì)用作化學(xué)修飾電極，具有裝置簡(jiǎn)單、價(jià)格實(shí)惠，反應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)的電化學(xué)技術(shù)。它完美地結(jié)合了生命科學(xué)和材料科學(xué)的特性，給生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及軍事建設(shè)等領(lǐng)域的科研帶來(lái)了一個(gè)新的突破。本文首先介紹了一些新化學(xué)生物傳感介體及傳感器的種類(lèi)，然后針對(duì)其比較具有代表性種類(lèi)進(jìn)行檢測(cè)理論和分析方法的簡(jiǎn)述。

傳感介體；化學(xué)生物傳感器；化學(xué)修飾電極

化學(xué)生物傳感器是將化學(xué)、生物、物理以及醫(yī)學(xué)等多方面學(xué)科互相滲透，研制出的具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)的電化學(xué)技術(shù)，其用途主要在于，能夠用于生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、化學(xué)醫(yī)藥以及軍事建設(shè)等領(lǐng)域的科技研發(fā)?；瘜W(xué)生物傳感器是由生物作為敏感元件，以電極作為信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，用電流等作為信號(hào)檢測(cè)的特征研制出來(lái)。化學(xué)生物傳感器是一種新興的科學(xué)技術(shù)，對(duì)于社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步都有極為重要的意義。

一、新化學(xué)生物傳感介體及傳感器的種類(lèi)

傳感器的主要作用在于信息的采集和處理，化學(xué)生物傳感器是結(jié)合了生物、納米、材料以及微電子等科技，研制出的新型高科技產(chǎn)品，制作原理是以生物活性物質(zhì)為敏感基元，對(duì)物質(zhì)濃度進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)信號(hào)表達(dá)方式有物理型和化學(xué)型，目前被研發(fā)出來(lái)的化學(xué)生物傳感器以及傳感介體的種類(lèi)也有很多。

化學(xué)生物傳感器的分類(lèi)主要有兩種，按照分子識(shí)別元件進(jìn)行分類(lèi)主要有：酶?jìng)鞲衅?、免疫傳感器、微生物傳感器、DNA傳感器以及組織傳感器六個(gè)種類(lèi)。按照傳感器收集信號(hào)的物理元件進(jìn)行分類(lèi)主要有：熱生物傳感器、電化學(xué)生物傳感器以及光學(xué)生物傳感器三個(gè)種類(lèi)。

新化學(xué)生物傳感器目前的傳感介體有很多種種類(lèi)，比較具有代表性的類(lèi)型有：

以DNA-Ni2+復(fù)合物為傳感介體，將多壁碳納米管和殼聚糖膜進(jìn)行結(jié)合，以復(fù)合膜的形式將DNA-NI2+復(fù)合物作為化學(xué)修飾電極的傳感介體，用來(lái)修飾玻碳電極，這種傳感器可用于對(duì)甲醇進(jìn)行氧化催化，多壁碳納米管和殼聚糖膜與DNA-Ni2+形成的復(fù)合膜進(jìn)行電極修飾，對(duì)PH呈堿性的電解質(zhì)的催化是一個(gè)很好環(huán)境，在進(jìn)行的電解質(zhì)中利用此化學(xué)修飾電極能夠很大程度的提高甲醇的氧化催化效率，且這種化學(xué)生物傳感器的穩(wěn)定性能極好，其甲醇檢測(cè)濃度范圍在0.2-5.0mmol/L之間，對(duì)物質(zhì)的檢測(cè)具有持久性.

以CEF-Ni2+和殼聚糖膜進(jìn)行結(jié)合，研制出甲醇傳感器，同樣是對(duì)甲醇的氧化催化有很好地效果，在堿性電解質(zhì)的環(huán)境下高效的對(duì)甲醇進(jìn)行氧化催化，尤其是在甲醇的第二步氧化的催化作用極為突出，其甲醇檢測(cè)濃度范圍在20μmol/L-5.0mmol/L之間,此傳感器檢測(cè)性能也很穩(wěn)定。

以恒電位法將DNA-Ni2+復(fù)合膜直接用于電極修飾，這種化學(xué)生物傳感器不僅比甲醇的氧化催化效率高，其催化作用還很穩(wěn)定。DNA膜能夠促進(jìn)檢測(cè)物質(zhì)擴(kuò)散到進(jìn)行催化反應(yīng)的活性點(diǎn)，且能夠充分的讓甲醇在氧化過(guò)程中出現(xiàn)的對(duì)電極有毒化作用的物質(zhì)進(jìn)行學(xué)反應(yīng)，擴(kuò)散到電解質(zhì)當(dāng)中。對(duì)甲醇的氧化催化是一個(gè)理想的化學(xué)反應(yīng)環(huán)境。在堿性電解質(zhì)中這種修飾適合用于電池陽(yáng)極，對(duì)氧化催化的作用才能更好。

將（丁烷一1,4一雙十二烷基二甲基溴化銨）和PAH結(jié)合形成一種復(fù)合型的電極修飾膜，這種傳感介體能用于血紅蛋白的檢測(cè)。在含有磷酸鹽的溶液中能夠讓血紅蛋白進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)的氧化還原反應(yīng)，且這種傳感器能夠?qū)^(guò)氧化氫進(jìn)行的還原反應(yīng)起到催化作用，能夠?qū)^(guò)氧化氫進(jìn)行檢測(cè)。

將多壁碳納米管和環(huán)糊精進(jìn)行結(jié)合制造出復(fù)合膜對(duì)碳離子液體電極進(jìn)行修飾的傳感器主要用于對(duì)二酚類(lèi)同分異構(gòu)體的混合物進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)物質(zhì)在膜上的響應(yīng)靈敏度會(huì)被提高。

利用串聯(lián)式壓電體聲波技術(shù)研制出的化學(xué)生物傳感器，這種傳感器主要用于檢測(cè)溶菌酶蛋白，還能夠?qū)ζ浔砻娉霈F(xiàn)的雜化起到復(fù)性作用，溶菌酶蛋白被SDBS雜化后可被CTAB進(jìn)行復(fù)性，在此過(guò)程中，溶液中出現(xiàn)的電導(dǎo)率變化，可被串聯(lián)式壓電體聲波傳感器檢測(cè)到，對(duì)被雜化的溶菌酶蛋白是一種快捷、簡(jiǎn)便的分析手段。

新化學(xué)生物傳感器的種類(lèi)有很多，主要適用于各個(gè)領(lǐng)域的物質(zhì)分析監(jiān)測(cè)，使用裝置輕便，材料簡(jiǎn)單環(huán)保，價(jià)格實(shí)惠，還能夠快速的傳達(dá)出有實(shí)用價(jià)值的信息。

二、檢測(cè)理論與分析方法

化學(xué)生物傳感器的檢測(cè)理論和分析方法：化學(xué)生物傳感器的檢測(cè)理論基本相同。主要是將化學(xué)分析和生物技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，利用生物學(xué)原理對(duì)化合物的濃度進(jìn)行檢測(cè)，一般都是由敏感元件作為物質(zhì)識(shí)別區(qū)域，用于獲取物質(zhì)信息，以換能器為信息轉(zhuǎn)換部分，將識(shí)別部分傳遞的信息轉(zhuǎn)換為化學(xué)或物理信號(hào)。一般識(shí)別部分的敏感元件使用的識(shí)別膜，需要采用對(duì)被測(cè)定物質(zhì)具有高選擇性功能，信號(hào)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒆R(shí)別膜上發(fā)生的生化反應(yīng)，其中的消耗物、生成物以及能量，轉(zhuǎn)換為化學(xué)或物理信號(hào)，然后將被轉(zhuǎn)換后的信號(hào)通過(guò)相應(yīng)的電子儀器進(jìn)行處理，得到被檢測(cè)物質(zhì)的信息。

結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)生物傳感器的主要組成有識(shí)別部分和轉(zhuǎn)換部分，它結(jié)合了化學(xué)、生物以及電子科技等多方面的高科技技術(shù)，主要用于不同濃度的分子檢測(cè)。化學(xué)生物傳感器的電極材料和電極修飾材料的選擇有很多限制，需要根據(jù)被檢測(cè)的物質(zhì)特性以及溶液濃度決定，識(shí)別部分通常是采用具有生物活性的物質(zhì)材料作為傳感介體，電極材料需要功能根據(jù)電流、電解質(zhì)還有檢測(cè)物質(zhì)的特性進(jìn)行決定?；瘜W(xué)生物傳感器是一種新型的高科技技術(shù)，對(duì)社會(huì)各領(lǐng)域的科技研究有很大的作用，本文主要是對(duì)其傳感介質(zhì)和傳感器、檢測(cè)理論和分析方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，希望能夠給對(duì)這一方面感興趣的人們帶來(lái)一點(diǎn)幫助。

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