當前位置:江蘇菲亞生物科技有限公司>>技術文章>>江蘇菲亞為您介紹常見的生物傳感器有哪些?
1. 酶傳感器 研制于20世紀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電極如氧電極、過氧化氫電極或pH值電極等構成,至于采用何種電極,則決定于酶促反應過程中產生或消耗某種電活性物質而定。其中的葡萄糖酶傳感器是使用zui早的,也是世界各國應用較廣泛的一種。其檢測原理是將葡萄糖氧化酶結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,即制成可用來檢測的酶電極。這種傳感器目前已用于臨床診斷,可檢測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,還可用酶電極測定其他臨床標本如乳酸、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;檢驗環(huán)境毒物如有機磷類農yao等。
2. 微生物傳感器利用酶電極測定底物和細菌產物無疑具有良好的效果,然而由于許多酶尚未提純,已經純化的酶有的又不夠穩(wěn)定,相比之下,微生物細胞是極為豐富的酶源,而且細胞膜系統(tǒng)本身就是良好的酶活動載體,因此,利用微生物細胞作為分子識別元件,有其*的優(yōu)點,這種電極識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)其檢測原理,可將這種傳感器分為兩型:一種為呼吸活性測定型傳感器,由需氧性微生物固定化膜及O2電極組合制成。檢測時,將其置于含有有機物的待測標本液中,有機物隨即擴散到生物敏感膜上,并被微生物攝取,其結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出。另一種為電極活動物質測定型傳感器,例如建立在自養(yǎng)菌基礎上的CO2傳感器即屬此型,當微生物攝取有機物后,即產生CO2、H2及HCOOH等電活性物質,用燃料電池型電極測電活性物質的濃度后,便可測算出標本中有機物質的濃度。應用這種電極在生物工業(yè)生產中可以測定葡萄糖、醋酸、甲烷、酒精、谷氨酸和頭孢菌素等。在環(huán)境質量監(jiān)測方面,可以通過對生物化學需氧量的測定,評價水質有機物污染和污水生物處理效率的指標。
3. 免疫傳感器應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70年代,是巧妙地利用抗體與相應抗原間具有特異性識別和結合能力的原理設計而成。這種傳感器的特點是不僅能識別生物大分子,而且選擇性好,故能廣泛用于蛋白質、肽類、激素、藥物等的測定。當電極上的固定化抗原與待測抗體相近時,即于電極表面發(fā)生抗原抗體反應,因為抗體是帶電荷的蛋白質,故能引起固定化抗原膜的電荷狀態(tài)發(fā)生改變,并產生感應膜電位差,通過對膜電位差的測定,即可測算出標本的抗體量。
因為免疫傳感器是以特異的抗原抗體反應為基礎建立起來的,所以這類傳感器又根據(jù)所用抗體是否用標記物標記,可再分為標記免疫傳感器和非標記免疫傳感器兩類,前者是在免疫電極的基礎上,用酶標記抗體后,制成了酶標免疫電極,其特點是利用酶的化學放大作用,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定,用做分子識別部分的抗體膜,可用IgG、IgA或IgM等制備,以克拉克電極作為信息轉換部分構成;后者,是由于在傳感器的表面上形成了抗原抗體復合物,因而引起物理學變化,用電化學裝置,直接轉換成電信號后,便可做檢測。另外,還有光學生物傳感器、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,因為許多重要的生命功能都是以生物膜為舞臺而展現(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,即將生物活性物質固定在不同種類的微孔徑多孔濾膜上,或通過化學結合,使生物活性分子在分子間通過共價鍵交聯(lián)結合在不溶性載體上,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緊密地固定在傳感基礎電極末端的表面上,生物活性材料固定化后的優(yōu)點是,將其限制在一定的空間,且又不妨礙底物的自由擴散,有利于檢測,電極能重復使用,以及有利于延長傳感器生物膜的壽命等。
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