酶传感器及其应用

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1、第一组 酶传感器的定义 酶传感器的分类 酶传感器的基本结构 酶传感器的工作原理 酶传感器的应用 酶传感器的发展前景展望酶传感器的定义 酶生物传感器是将酶作为生物敏 感基元, 通过各种物理、化学信 号转换器捕捉目标物与敏感基元 之间的反应所产生的与目标物浓 度成比例关系的可测信号, 实现 对目标物定量测定的分析仪器。酶传感器的分类 根据信号转换器的不同，酶传感器 主要有酶电极传感器、离子敏场效 应晶体管酶传感器、热敏电阻酶传 感器和光纤酶传感器等几类。 根据酶促反应的溶剂体系，可分为 有机相酶传感器和非有机相酶传感 器。酶传感器的基本结构 酶生物传感器的基本结构单元是由物 质识别元件（固定化酶膜

2、）和信号转 换器（基体电极）组成。当酶膜上发 生酶促反应时, 产生的电活性物质由基 体电极对其响应。基体电极的作用是 使化学信号转变为电信号, 从而加以检 侧, 基体电极可采用碳质电极（石墨电 极、玻碳电极、碳栩电极）、Pt电极 及相应的修饰电极。酶传感器的工作原理 当酶电极漫人被测溶液, 待测底物 进入酶层的内部并参与反应, 大部 分酶反应都会产生或消耗一种可被 电极侧定的物质, 当反应达到稳定 状态时, 电活性物质的浓度可以通 过电位或电流模式进行侧定。酶传感器的应用 在环境监测中的应用 在食品分析中的应用 在生物医学中的应用 在军事上的应用 环境监测对于环境保护非常重要, 传统的监测方法

3、有很多缺点：分析 速度慢、操作复杂且需要昂贵仪器 , 无法进行现场快速监测和连续在 线分析。酶生物传感器的发展和应 用为其提供了新的手段。农药、杀 虫剂在农业生产中广泛使用, 但其 残余物对水源和土壤存在污染。 酶传感器在食品检验中的应用相当 广泛, 几乎渗透到了各个方面, 包 括食品工业生产在线监测、食品中 成分分析（包括糖类的检测,各种 氮基酸和蛋白质的测定,脂类的测 定,维生素的测定,有机酸的测定, ），食品添加剂分析（如甜味剂、 漂白剂、防腐剂），鲜度的检测、 感官指标及一些特殊指标（如食品 保质期）的分析。 用酶传感器来检测体液中的各 种化学成分, 为医生的诊断提 出依据； 利用生物

4、工程技术生产药物时, 将酶传感器用于生化反应的监 视, 可以迅速地获取各种数据, 有效地加强生物工程产品的质 量管理； 生物传感器可实时监测生物大分 子之间的相互作用, 借助于这一 技术动态观察抗原、抗体之间结 合与解离的平衡关系, 可较为准 确地测定抗体的亲和力及识别抗 原表位, 帮助人们了解单克隆抗 体特性, 有目的地筛选各种具有 最佳应用潜力的单克隆抗体, 而 且较常规方法省时、省力, 结果 也更为客观可信。 现代战争往往是在核武器、化学武器 、生物武器威胁下进行的。战争、侦 检、鉴定和检测是整个三防医学中的 重要环节。是进行有效化学战和生物 战防护的前提。由于具有高度特异性 、灵敏性和

5、能快速地探测化学战剂和 生物战剂包括病毒、细菌和毒素等的 特性, 酶生物传感器将是最重要的一 类化学战剂和生物战剂侦检器材。酶传感器的发展前景展望 目前, 酶生物传感器的研究试验已 较为广泛, 但大多数仍处于实验室 研究开发阶段, 达到实用化阶段的 产品还较少, 因此研制具有市场潜 力的酶生物传感器一直是科学家努 力的方向。此外, 探索与合成更有 效的电子介体和性能更优异的聚合 物载体材料, 以及寻找方便、高效的酶固定化方法, 通过对介体和载 体材料的结构与性能同酶活性之间 关系的研究, 研制开发响应快速, 稳定性好, 信号可靠的第二代酶生 物传感器, 深入阐明酶生物传感器 的电子传递机理及寻找更有效的方 法，实现更多酶的直接电化学制备 性能优越的第三代酶生物传感器也 是这一领域中重要的发展趋势。