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當(dāng)前位置:江蘇菲亞生物科技有限公司>>技術(shù)文章>>江蘇菲亞為您介紹常見的生物傳感器有哪些?
1. 酶?jìng)鞲衅?研制于20世紀(jì)60年代,是zui早研制成功的生物傳感器,系由酶制作的固定化膜和基礎(chǔ)電極如氧電極、過氧化氫電極或pH值電極等構(gòu)成,至于采用何種電極,則決定于酶促反應(yīng)過程中產(chǎn)生或消耗某種電活性物質(zhì)而定。其中的葡萄糖酶?jìng)鞲衅魇鞘褂脄ui早的,也是世界各國應(yīng)用較廣泛的一種。其檢測(cè)原理是將葡萄糖氧化酶結(jié)合在具有微孔的聚氯乙烯或聚四氯乙烯膜上,然后將該膜密封在克拉克電極表面,即制成可用來檢測(cè)的酶電極。這種傳感器目前已用于臨床診斷,可檢測(cè)血清或尿液中葡萄糖的濃度,以及魚肉和魚血清中葡萄糖的含量。除上述外,還可用酶電極測(cè)定其他臨床標(biāo)本如乳酸、尿素、尿酸、肌酸、谷氨酰胺等;分析食品的成分如氨基酸類、淀粉、維生素C、單胺、果糖、抗生素及酒精;檢驗(yàn)環(huán)境毒物如有機(jī)磷類農(nóng)yao等。
2. 微生物傳感器利用酶電極測(cè)定底物和細(xì)菌產(chǎn)物無疑具有良好的效果,然而由于許多酶尚未提純,已經(jīng)純化的酶有的又不夠穩(wěn)定,相比之下,微生物細(xì)胞是極為豐富的酶源,而且細(xì)胞膜系統(tǒng)本身就是良好的酶活動(dòng)載體,因此,利用微生物細(xì)胞作為分子識(shí)別元件,有其*的優(yōu)點(diǎn),這種電極識(shí)別部分為固定化微生物,即將活微生物直接包埋在固相膜上,然后將其密封在電極上即成。用于這種傳感器的電極有O2電極、CO2電極、NH3電極、pH值電極及晶體管電極等。根據(jù)其檢測(cè)原理,可將這種傳感器分為兩型:一種為呼吸活性測(cè)定型傳感器,由需氧性微生物固定化膜及O2電極組合制成。檢測(cè)時(shí),將其置于含有有機(jī)物的待測(cè)標(biāo)本液中,有機(jī)物隨即擴(kuò)散到生物敏感膜上,并被微生物攝取,其結(jié)果是使微生物的呼吸活性增加,通過裝有微生物的氧電極即可測(cè)出。另一種為電極活動(dòng)物質(zhì)測(cè)定型傳感器,例如建立在自養(yǎng)菌基礎(chǔ)上的CO2傳感器即屬此型,當(dāng)微生物攝取有機(jī)物后,即產(chǎn)生CO2、H2及HCOOH等電活性物質(zhì),用燃料電池型電極測(cè)電活性物質(zhì)的濃度后,便可測(cè)算出標(biāo)本中有機(jī)物質(zhì)的濃度。應(yīng)用這種電極在生物工業(yè)生產(chǎn)中可以測(cè)定葡萄糖、醋酸、甲烷、酒精、谷氨酸和頭孢菌素等。在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面,可以通過對(duì)生物化學(xué)需氧量的測(cè)定,評(píng)價(jià)水質(zhì)有機(jī)物污染和污水生物處理效率的指標(biāo)。
3. 免疫傳感器應(yīng)用固定有抗原或抗體的電極制造的一類傳感器。研制于20世紀(jì)70年代,是巧妙地利用抗體與相應(yīng)抗原間具有特異性識(shí)別和結(jié)合能力的原理設(shè)計(jì)而成。這種傳感器的特點(diǎn)是不僅能識(shí)別生物大分子,而且選擇性好,故能廣泛用于蛋白質(zhì)、肽類、激素、藥物等的測(cè)定。當(dāng)電極上的固定化抗原與待測(cè)抗體相近時(shí),即于電極表面發(fā)生抗原抗體反應(yīng),因?yàn)榭贵w是帶電荷的蛋白質(zhì),故能引起固定化抗原膜的電荷狀態(tài)發(fā)生改變,并產(chǎn)生感應(yīng)膜電位差,通過對(duì)膜電位差的測(cè)定,即可測(cè)算出標(biāo)本的抗體量。
因?yàn)槊庖邆鞲衅魇且蕴禺惖目乖贵w反應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來的,所以這類傳感器又根據(jù)所用抗體是否用標(biāo)記物標(biāo)記,可再分為標(biāo)記免疫傳感器和非標(biāo)記免疫傳感器兩類,前者是在免疫電極的基礎(chǔ)上,用酶標(biāo)記抗體后,制成了酶標(biāo)免疫電極,其特點(diǎn)是利用酶的化學(xué)放大作用,以提高電極的靈敏度,增大信息量,故可用于超微量抗原的測(cè)定,用做分子識(shí)別部分的抗體膜,可用IgG、IgA或IgM等制備,以克拉克電極作為信息轉(zhuǎn)換部分構(gòu)成;后者,是由于在傳感器的表面上形成了抗原抗體復(fù)合物,因而引起物理學(xué)變化,用電化學(xué)裝置,直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后,便可做檢測(cè)。另外,還有光學(xué)生物傳感器、熱敏電阻生物傳感器、壓電晶體生物傳感器及多功能生物傳感器等。
綜上所述,不論制備哪一種生物傳感器,其敏感成分都必須固定化,因?yàn)樵S多重要的生命功能都是以生物膜為舞臺(tái)而展現(xiàn)出來的,所以沒有固化的生物功能膜,就不可能研制出生物感器,解決的辦法通常是采用固化技術(shù),即將生物活性物質(zhì)固定在不同種類的微孔徑多孔濾膜上,或通過化學(xué)結(jié)合,使生物活性分子在分子間通過共價(jià)鍵交聯(lián)結(jié)合在不溶性載體上,或利用物理作用將活性蛋白分子吸附于活性炭、高嶺土、羥基石灰石上等,由此即可將敏感的生物活性物質(zhì)緊密地固定在傳感基礎(chǔ)電極末端的表面上,生物活性材料固定化后的優(yōu)點(diǎn)是,將其限制在一定的空間,且又不妨礙底物的自由擴(kuò)散,有利于檢測(cè),電極能重復(fù)使用,以及有利于延長傳感器生物膜的壽命等。
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