《电化学生物传感器》讲义

电化学生物传感器

电化学生物传感器

、什么是生物传感器? 生物传感器( Biosensorη)是指用固定化的 生物体成分或生物体本身作为敏感元件 的传感器,是一种将生物化学反应能转 换成电信号的分析测试装置

一、什么是生物传感器？ 生物传感器(Biosensor)是指用固定化的 生物体成分或生物体本身作为敏感元件 的传感器，是一种将生物化学反应能转 换成电信号的分析测试装置

电化学生物传感器的基本组成 敏感元件(分子识别元件)和信号转换器件 生物传感器 测物 样品 识转换 电子仪器 兄件元件 图1.1生勒感器的基本构成示意图

电化学生物传感器的基本组成 敏感元件（分子识别元件）和信号转换器件

电化学生物传感器的信号转换器 离子选择电极 电位型电极 氧化还原电极 电化学电极 电流型电极—一氧电极

二、电化学生物传感器的信号转换器 离子选择电极 电位型电极 氧化还原电极 电化学电极 电流型电极 氧电极

1、电位型电极 离子选择电极 离子选择电极是一类对特定的阳离子或阴离子呈 选择性响应的电极,具有快速、灵敏、可靠、 价廉等优点。在生物医学领域常直接用它测定 体液中的一些成分(例如H+,K+,Na+, Ca2+等)。 氧化还原电极 氧化还原电极是不同于离子选择电极的另一类 电位型电极。这里指的主要是零类电极

1、电位型电极 离子选择电极 离子选择电极是一类对特定的阳离子或阴离子呈 选择性响应的电极，具有快速、灵敏、可靠、 价廉等优点。在生物医学领域常直接用它测定 体液中的一些成分（例如H+，K+，Na+， Ca2+等）。 氧化还原电极 氧化还原电极是不同于离子选择电极的另一类 电位型电极。这里指的主要是零类电极

2、电流型电极 电化学生物传感器中采用电流型电极为信号转 换器的趋势日益增加,这是因为这类电极和电位型 电极相比有以下优点 ①电极的输出直接和被测物浓度呈线性关系,不像 电位型电极那样和被测物浓度的对数呈线性关系。 ②电极输出值的读数误差所对应的待测物浓度的相 对误差比电位型电极的小。 ③电极的灵敏度比电位型电极的高

2、电流型电极 电化学生物传感器中采用电流型电极为信号转 换器的趋势日益增加，这是因为这类电极和电位型 电极相比有以下优点： ①电极的输出直接和被测物浓度呈线性关系，不像 电位型电极那样和被测物浓度的对数呈线性关系。 ②电极输出值的读数误差所对应的待测物浓度的相 对误差比电位型电极的小。 ③电极的灵敏度比电位型电极的高

氧电极 有不少酶特别是各种氧化酶和加氧酶在催化底物反 应时要用溶解氧为辅助试剂,反应中所消耗的氧量 就用氧电极来测定。此外,在微生物电极、免疫电 极等生物传感器中也常用氧电极作为信号转换器, 因此氧电极在生物传感器中用得很广, 目前用得最多的氧电极是电解式的 Clark氧电极, Cak氧电极是由铂阴极、Ag/AqC|阳极、KC|电解 质和透气膜所构成。 Xiaoping Liu, Oihui Liu Nitric Oxide. 2005, 13(1): 68-77

氧电极 有不少酶特别是各种氧化酶和加氧酶在催化底物反 应时要用溶解氧为辅助试剂，反应中所消耗的氧量 就用氧电极来测定。此外，在微生物电极、免疫电 极等生物传感器中也常用氧电极作为信号转换器， 因此氧电极在生物传感器中用得很广。 目前用得最多的氧电极是电解式的Clark氧电极， Clark氧电极是由铂阴极、Ag/AgCl阳极、KCl电解 质和透气膜所构成。 Xiaoping Liu,Oihui Liu.Nitric Oxide.2005,13(1):68~77

Connections to amplfier oxy se Siver wire Hole to add oated with 100 mM KCl Agcl electrolyte Plexiglass lindi Pt wire melted to give bead at end a-permeable membrane. held sealed in glass, in place with a Bound down to expose O-ring in groove flat surface

三、电化学生物传感器的分类 (根据敏感物质分类) 酶传感器 免疫传感器 组织传感器、细胞传感器等

三、电化学生物传感器的分类 （根据敏感物质分类） ▪ 酶传感器 ▪ 免疫传感器 ▪ 组织传感器、细胞传感器等

(一)酶传感器 酶电极电化学电极顶端紧贴一层酶膜 O2P1或金阴权 Ag/Ago阳极 电流 待 H,, 透H2O2Pt或金阳杈Ag/AgCl附极 电流 H H敏感膜 AgAgCI 电位 物 遼NH3腰 Ag/AgCl 电位 NHa 透NH4膜 AgAgCl 电泣 透CO2膜 Ag/AgCL 电位 酶膜消耗或产生 H敏感膜 电活性物质 电化学电权 酶电极 图2酶电极工作原理示意图 朱建中周行传感器世界199741~8

（一）酶传感器 酶电极电化学电极顶端紧贴一层酶膜 朱建中,周衍.传感器世界.1997,4:1~8