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1、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第九章 压电晶体生物传感器9.1概述 声波传感器检测的是机械波或是声波(acoustic wave),当声波沿着物体表面或内部传播时,对传播途径特征的任何改变都会影响波的传播速率和振幅.通过测量传感器的振动频率或相特征可以监测传播速率的变化,然后将这种变化与待测定的相应的物理量联系起来.声波传感装置常常采用压电材料产生声波. 许多类型的晶体都有压电现象,其中石英晶体的电子、机械和化学性能最适合作为压电传感材料，称为压电石英晶体(piezoelectric quartz crystal,
2、 PQC).反之，我们对压电材料施加合适的电场，能够产生机械压力。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)是一种压电装置，可以非常灵敏地测定电极表面质量的变化。通常是在石英片两面沉积的金膜作为电极，然后施加一个交流、高频的电场而产生一种机械共振剪切震荡模式。Saurebrey80首先认识到这种装置可以测量晶体表面的质量变化。由于震荡频率与电极表面物质的总质量有关，所以可以灵敏地测定质量的变化，灵敏度达到ng。这种装置被广泛地应用于膜表面的各种沉
3、积、吸附等能引起质量变化的过程研究。如果沉积物质的密度知道的话，还可以测得沉积物质的厚度，所以这种装置也被应用于许多商品化的膜厚度监测器。 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.2 发展历史发展历史1880Jacques P和和 ierre Curie 发现压电效应发现压电效应1959, Sauerbray 提出著名的提出著名的Sauerbray 方程。指出石英晶体频率的方程。指出石英晶体频率的下降与表面质量呈线性关系。下降与表面质量呈线性关系。1969 Jones 和和 Meiure首次用首次用QCM测量了石英晶体电
4、极表面的质量测量了石英晶体电极表面的质量变化，在电极表面镀了金属之后在空气中测量。变化，在电极表面镀了金属之后在空气中测量。 八十年代初期，八十年代初期， Konash、Bastiaans 和和 Nomura 提出可以在溶液提出可以在溶液中检测晶体表面质量的变化。中检测晶体表面质量的变化。1981 Nomura (EQCM)与其合作者用电化学与其合作者用电化学QCM在线测定了在线测定了Cu和和 Ag。此后，此后，QCM被广泛地应用于单层膜和多层膜的沉积和解离，聚合物的被广泛地应用于单层膜和多层膜的沉积和解离，聚合物的沉积过程，电极的腐蚀和生物分析当中。尤其是在生物传感器中得到沉积过程，电极的腐
5、蚀和生物分析当中。尤其是在生物传感器中得到越来越多的应用。越来越多的应用。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.3 器件和工作原理9.3.1 晶体 用于制作声波传感器的压电基质材料中，石英、钽酸锂、铌酸锂最为常用。在QCM中使用的晶体几乎全是石英晶体，因为其具有非常好的机械和压电性质。石英晶体中不同的晶体切割角度和声波的传播方向表现出不同的对对温度依赖程度。通常我们用的是AT-cut的石英晶体。它是与母体中z轴呈32.25的角度切割的晶体。 AT-cut的石英晶体呈现非常高的频率稳定性(f/f =10-8),这也使其适
6、用于许多的电子器件中。另外， AT-cut的石英晶体在0-50的温度范围内有一个稳定的温度系数。这也使它成为最适宜做QCM传感器的材料。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Edge view of QCM disk showing shear deformation. 石英片一般是薄的、圆盘状的，以剪切的模式震荡的。这种剪切模式意味着圆盘表面的运动正好是与圆盘表面平行的。对AT-cut的晶体来说，其使用的基频一般在1-10Hz之间.QCM一般在基频下工作也可以使用更高的频率工作。使用高的频率的优点是更加灵敏，但是要求石英
7、片更薄，比较难以制作。基频为15Hz的晶体几乎是目前能得到的最大的基频晶体，厚度仅为100m多一点。可以使用低频的倍数谐振来达到高频的目的，震荡电路要复杂。使用高频的另一个缺点是晶体的震荡在溶液中更容易受到粘弹性率减作用影响而停止。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程u小的晶体便宜，但是检测系统也会靠近压电活性中心，会干扰测定。u大的晶体贵，但检测系统远离活性中心，干扰小。u石英晶体的尺度设计方式对其频率，振幅和剪切模式都有影响。u晶体的尺度包括：石英片的厚度(tq),晶体的直径(dc),中心电极的直径(de).u如果d
8、c/ tq50,而de/ tq18,那么许多不希望有的震荡模式将被避免.Flag：一般情况下不把这部分考虑到面积里面，通常情况下对晶体振荡的稳定性影响比较小Skechmetic of QCM Crystals金膜下面一般要先镀一层Cr和Si在石英晶体上面,使金膜更加牢固.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.3.2 晶体震荡方式 晶体振动有两种类型:体声波(bulk acoustic wave, BAW)和表面声波(surface acoustic wave, SAW).它们都可以用于声波生物传感器的研制. 体声波属于
9、厚度剪切模式震荡器(thickness shear mode resonator, TSM),是最经典也是最简单的声波装置.TSM器件通常在石英博片两侧有一对圆形电极,在两个电极间施加电压,使警惕产生一个剪切变形.声波传感方向从内部垂直超向晶体表面.仅仅在两个基本点电极之间的区域有压电活性,因此电极所覆盖的区域振动强度最大,离开这个区域,制动迅速减弱. TSM有很多优点，制造简单，温度稳定性好，灵敏度高由于其能测量液体，适用于生物传感器病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.3.3 金属膜的选择 现在所用的QCM中几乎所
10、有的膜都是金膜,首先是因为金比较容易进行挥发.另外是因为金膜稳定性好,在上面进行修饰也容易的多. 别的金属,如铜,铂,镍等都可以,理论上讲只要金属可以牢固地附着在基低上并且在沉积的时候温度不超过573都可以.因为超过573,-石英将失去压电活性. 晶体可以制作成粗糙的表面和光滑的表面两种.表面粗糙的晶体用的多一些,因为相对便宜一些.但是当在液体中使用的时候,会有液体附着在晶体表面的小孔中而造成误差.表面光滑的晶体更好一些,因为其形貌仅受沉积的金属影响而不受基低的影响.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.3.4 工作池
11、 石英晶体的安装是很重要的，因为不管是在空气或是溶液中，石英晶体若是受到压力会影响震荡的绝对频率。安装的方法有多种，但是最重要的是都保证QCM在工作的时候只有一面露在电解液中。直接粘贴的方法更换起来不是很方便，现多使用夹心法。 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.3.5 工作原理及相关公式 影响晶体震动频率的因素包括晶体的厚度、密度、剪切模数(常数)和临近介质的物理特性(空气或液体的密度或黏度)。将晶体置于一个震荡电路，当电振荡频率和机械振荡频率接近晶体的基础震动频率时，可以获得共振。一 Saurebrey方程 Sa
12、urebrey首次发现了QCM对物质质量的灵敏检测，还推出了著名的Saurebrey方程,指出了QCM电极表面单位面积上的质量变化与实验观察到的频率变化的关系，成为QCM研究的理论基础：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 其中，f 是实验观察到的频率变化， m是电极表面单位面积内的质量变化， f0是晶体的基频， n晶体被驱动的谐振数，也就是泛音 q是石英的密度（2.648 g/cm3）, q是石英的剪切模数（2.9471011g/(cms) ）。 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部
13、位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 对于AT-Cut晶体来说，公式可以简化为： f = -2.3x10-6 f02 m 可以看到当有物质沉积在电极表面其频率就会发生变化，那么我们也可以反过来利用。当晶体频率发生变化后，就说明有外源物质在晶体上沉积，两者之间呈反比例关系。所以可以用于物质的检测。 那么，如果使用的基频为9.995MHz的石英晶体片（直径5mm）来说，m = - 0.86f (ng)。由此，我们实验中的频率变化可以得到到达膜表面物质的质量变化。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 Muramatsu 也提
14、出一个用于黏弹性溶液中测定时的公式:R is the resonant resistance change;k is the electromechanical coupling factorL is the density of the liquid ; is the viscosity of the liquid.二 其他相关公式 Saurebrey方程并不适合晶体在溶液中的行为.1985年, kanazawa指出溶液黏度和密度对晶体震动频率影响的经验式:f = - f3/2(LL/ QQ)1/2 L和L分别为溶液的密度和黏度; Q和Q分别为晶体密度和弹性系数.病原体侵入机体，消弱机体防御
15、机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 9.3.6 QCM 优势(1) 免标记免标记 ,灵敏灵敏(2) 压电效应使其可以在复杂和光不透明的溶液中工作压电效应使其可以在复杂和光不透明的溶液中工作.(3) 可以检测溶液可以检测溶液-电极界面非常微小的变化电极界面非常微小的变化,比如比如,电极表面质量的电极表面质量的变化变化,溶液的密度溶液的密度-粘度变化粘度变化,表面物质的黏弹性变化等等。表面物质的黏弹性变化等等。(4) 与电化学连用与电化学连用(EQCM)可以研究电化学反应过程中的电极表面质可以研究电化学反应过程中的电极表面质量变化量变化. (5) 最
16、后最后,这种技术相对来说操作比较容易这种技术相对来说操作比较容易,仪器较便宜仪器较便宜.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.4 QCM测定方法 对于液体样品的检测方法基本上有三种:u 一种方法是将液体样品转变为气体,再进行测定(用的较少)u 另一种方法称为浸入-干燥法(dip and dry application).在电极上固定生物敏感材料后测定其震荡频率,浸入液体样品发生特异性反应后,将传感器取出干燥,再测定频率.其间差别为生物反应前后频率的变化.u 第三种方法为流动注射法,石英晶体可以全部浸入溶液,但是通常以其
17、一面与流通池接触.样品通过注射或蠕动泵送入流通池,样品的体积可以小到几微升.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.5 气体样品的测定 其他方法检测气体物质,一般需要先抽取一定体积的空气样品溶于水中,再对水溶液进行分析.PZ探测器的优点是能直接测定气体物质,不需要对样品预处理.在20世纪60年代便开始用来测定大气痕量污染物SO2,CO,HCl等.水分子是一种重要的干扰因子,随着水分子被晶体表面涂膜吸附,震动频率发
18、生漂移,因此要求测定环境相对湿度较低(30%左右),而且恒定. 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程甲醛是一种无色有毒的气体,当空气中喊有甲醛5mg/L时即有刺激感,常规检测用化学法.Guilbault等在一个9MHz晶体表面涂上一薄层甲醛脱氢酶及辅助因子(NAD和谷胱甘肽)来检测甲醛. 在辅酶作用下,甲醛脱氢酶可以催化甲醛生成蚁酸.线性范围为10 ppb 到 10 ppm .病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破
19、坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程每个QCM传感器可以连续工作3天,约100次的测定.三天后响应下降迅速,这是因为酶失活造成的.更换酶膜晶体可以重复使用.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程从表中可以看出当附着的酶的重量为160g的时候QCM响应最灵敏,但是此时已经接近QCM的过载量,因此在实验中选择60 g的酶固载量.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程表中是准备的石英晶体对其他醛和醇的响应情况.病原体侵入
20、机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.6生物传感器中的应用9.6.1生物聚合膜Comparative study of electropolymerization versus adsorption of tyrosine and the Decyl ester of tyrosine on platinum electrodeDecyl ester of D-tyrosine DEDTTyrosine 酪氨酸和酪氨酸和 癸基酯癸基酯-D-酪氨酸在酪氨酸在Pt电极电极上的作用原理不同上的作用原理不同,也就影响了其电聚合的也就影响
21、了其电聚合的行为不同行为不同.MethodECQCM酪氨酸病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 J. Elec. Anla. Chem., 2002,512,53-60病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Quartz Crystal Microbalance Measurement of Self-Assembled Micellar Tu
22、bules of the Amphiphilic Decyl Ester of D-Tyrosine and Their Enzymatic Polymerization decyl ester of D-tyrosine (DEDT)可以在溶液中自组装成棒状或是管状的聚可以在溶液中自组装成棒状或是管状的聚合体合体,用用QCM 在线记录了这个过程并且研究了其酶聚合在线记录了这个过程并且研究了其酶聚合.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引
23、起不同程度的病理生理过程K. A. Marx, T. Zhou, R. Sarma,Biotechnol. Prog. 1999, 15, 522-528病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Buildup mechanism for Poly(l-lysine)/hylruonic acid films onto a solid surface 聚赖氨酸聚赖氨酸/透明的质酸透明的质酸(PLL/HA)膜可以用来作为设计生物活性膜的模板膜可以用来作为设计生物活性膜的模板基底基底, HA是一种天然的、细胞外的多糖物质是一种天然
24、的、细胞外的多糖物质,并是几种细胞的配位体。其对并是几种细胞的配位体。其对阳离子阳离子PLL不仅是因为具有生物相容性，更是因为它易于与生物活性分子结不仅是因为具有生物相容性，更是因为它易于与生物活性分子结合。合。 通过分别沉积通过分别沉积PLL和和HA构成了一种新的生物相容性的膜，并用构成了一种新的生物相容性的膜，并用QCM等等几种表征技术表征了组装的过程。几种表征技术表征了组装的过程。生物膜的层层组装过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 The f/ is not frequency independent sho
25、w the nonvalidity of the Sauerbrey relation. This can be due to various reasons:1the surface is covered by islands and is not homogeneous; 2the deposited PLL/HA material does not behave as a rigid structure but may exhibit viscoelastic properties; 3the measurements are performed in water and not in
26、air. 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Langmuir 2001,7417-7424.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Variations in coupled water, viscoelastic properties, and film thickness of a Mefp-1Protein film during adsorption and cross-linking: A QCM with Dissipation moni
27、toring, ellipsometry, and SPR This paper have measured the time-resolved adsorption kinetics of the mussel adhesive protein (Mefp-1) on a nonpolar, methyl-terminated (thiolated) gold surface, The data shows that, after adsorption to saturation of Mefp-1, cross-linking of the protein layerusingNaIO4t
28、ransformsitfromanextended(20nm),water-rich,andhydrogellayerusingNaIO4transformsitfromanextended(20nm),water-rich,andhydrogellikestatetoamuchthinner(5nm),compact,andlesswater-richstate.Furthermore,likestatetoamuchthinner(5nm),compact,andlesswater-richstate.Furthermore,we show how quantitative data ab
29、out the thickness, shear elastic modulus, and shear viscosity of the protein film can be obtained with the QCM-D technique, even beyond the Sauerbrey regime, if frequency (f) and energy dissipation (D) measurements measured at multiple harmonics are combined with theoretical simulations using a Voig
30、ht-based viscoelastic model.蛋白质在自组装膜上的吸附过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Anal. Chem. 2001, 73, 5796-5804病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.6.2 在免疫和蛋白质研究中的应用在免疫和蛋白质研究中的应用Direct Monitoring of Enzymatic Glucan Hydrolysis on a 27-MHz Quartz-Crystal Microbala
31、nce QCM技术被用于一种新的研究各种酶反应动力学的工具，不管是形成酶技术被用于一种新的研究各种酶反应动力学的工具，不管是形成酶-底底物的过程还是酶的水解过程都可以直接观察到物的过程还是酶的水解过程都可以直接观察到ng级的质量变化。级的质量变化。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Figure 2. (A) Time courses of frequency changes of the amylopectinimmobilized QCM, responding to the addition of glucoamy
32、lase at (a) 16, (b) 27, (c) 38, and (d) 54 nM. The curve (e) shows the hydrolysis of the pullulan-immobilized QCM at 540 nM glucoamylase (25 C, 20 mM acetate buffer, pH 4.8, 0.1 M NaCl).Hidekazu Nishino et al., J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 2264-2265病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理
33、生理过程Potential-induced enantioselective uptake of amino acid into molecularly imprinted Overoxidized polypyrrole用用L-谷氨酸为模板的过氧化的聚吡咯膜可以用来选择性的检测对应谷氨酸为模板的过氧化的聚吡咯膜可以用来选择性的检测对应体体L-和和D-谷氨酸。实验发现谷氨酸。实验发现L-谷氨酸进入膜的几率是谷氨酸进入膜的几率是D-谷氨酸的谷氨酸的30倍。倍。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 Bhavana Deore
34、, Zhidong Chen, Tsutomu Nagaoka, Anal. Chem. 2000,72,3989-3994谷氨酸病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程A new affinity biosensor: self-assembled thiols as selective Monolayer coatings of QCM 用用QCM等方法研究抗体与已经固定的肽的识别作用，并且此传感器等方法研究抗体与已经固定的肽的识别作用，并且此传感器可以重复使用。固定的肽中以口蹄疫病毒的蛋白质为识别部位，可以被可以重复使
35、用。固定的肽中以口蹄疫病毒的蛋白质为识别部位，可以被克隆的口蹄疫病毒的抗体选择性的识别。抗原抗体作用后用克隆的口蹄疫病毒的抗体选择性的识别。抗原抗体作用后用6M的尿素来的尿素来破坏抗原抗体的结合使传感器再生，三次之后信号下降到破坏抗原抗体的结合使传感器再生，三次之后信号下降到70%左右。左右。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程11-羟基十一烷基硫醇缩氨酸11-羟基十一烷基硫醇病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Biosensors Bioelec
36、tronics, 1996,591-598.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Electrochemical and quartz crystal microbalance detection of the Cholera Toxin Employing Horseradish peroxidase and GM 1-functionalized liposomes 用用QCM灵敏检测了霍乱毒素灵敏检测了霍乱毒素(CT) 。用过氧化氢氧化酶。用过氧化氢氧化酶(horseradish peroxidase HRP)和和
37、GM1-功能化的脂质体作为催化识别功能化的脂质体作为催化识别标记。标记。 CT 与神经节苷脂与神经节苷脂 GM1有非常强的特异性识别作用有非常强的特异性识别作用. 这种方法对这种方法对CT的检测限达到检测的检测限达到检测 1.010-13 M.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Detection limit: 1.010-13MLital Alfonta, Itamar Willner, Anal. Chem.
38、 2001,73,5287-5295病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.9.3 核酸体系的研究核酸体系的研究 Many types of fundamental biological processes have been studied with the QCM, the basic DNA hybridization process has been examined, and its second-order rate constants were found to be similar to solution
39、 values. During DNA hybridization, changes in the physicochemical properties of DNA during the reaction time course have been studied, as well as during the process of DNA-PNA (peptide nucleic acid) hybrid formation. DNA-drug binding has been investigated via chemical modification of single and doub
40、le standed DNA with cis-Platin, binding double stranded DNA with nogalamycin, and via intercalation of drugs such as Hoechst 33258 into the double helix. Interactions between even larger molecular systems, such as RNAprotein and DNA-protein complexes, have been studied.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性
41、，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1 Avidin-biotin method:Effect of Spacer Length of Probe Nucleotides病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2 Immobilized directly: m: 1 2K: 12病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Effect of Ionic Strength病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长
42、繁殖，引起不同程度的病理生理过程Effect of Mismatching Bases病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Yoshio Okahata,et al. Anal. Chem. 1998,70,1288-1296The apparent binding amount and the hybridization percentage were increased gradually with increasing ionic strength, because of the decrease in electr
43、ic repulsion between nucleotides.Association constants values decreased with increasing temperatures mainly due to the increase of dissociation rate constants; binding rate constants were not greatly temperature dependent.In the longer nucleotide chains, hybridization becomes strong with the higher
44、binding rate and with the slower dissociation rate.The target molecules had a mismatching base, binding rate was decreased and dissociation rate was increased and consequently both the binding amount and association constants were decreased with increasing number of mismatching bases.Conclusion病原体侵入
45、机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Sensitivity enhancement of DNA sensors by nanogold surface modificationTao Liu, Jian Tang, and Long Jiang A novel amplified microgravimetric gene sensing system was developed using QCM modified by gold nanoparticles anchored on its 1,6-hexanedithiol
46、modified gold electrode surface, and ultrasensitive detection of DNA hybridization was accomplished at the level of at least 210-16 M.Mearsured in air病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Amplified detection of single-base mismatches in DNA using microgravimetric quartz-crystal-micr
47、obalance transduction 用用QCM研究了三种信号放大方法检测研究了三种信号放大方法检测DNA的单碱基突变的单碱基突变. 每每种方法都是建立在种方法都是建立在DNA的碱基配对基础上的碱基配对基础上,并且利用并且利用biotin修饰的修饰的DNA与双链与双链DNA突变点的结合通过几种方法的比较发现突变点的结合通过几种方法的比较发现,利用纳米利用纳米金标记的金标记的avidin与与biotin作用把纳米金固定作用把纳米金固定.,然后催化金使其在纳然后催化金使其在纳米金表面沉积的方法最灵敏米金表面沉积的方法最灵敏,单碱基的检测灵敏度达到单碱基的检测灵敏度达到31016 M.病原体侵
48、入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Itamar Willner et al. Talanta 56 (2002) 847856病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Development of a new atropine sulfate bulk acoustic wave sensor based on a molecularly imprin
49、ted electrosynthesized copolymer of aniline with o-phenylenediamineHui Peng, Shouzhuo Yao, Analytica Chimica Acta 423 (2000) 221228 用用 苯胺苯胺(An)和和 o-苯二氨苯二氨(o-PD)共聚合制成阿托品印刷传感器共聚合制成阿托品印刷传感器,用用QCM来检测阿托品来检测阿托品,在在 8 1064 103 M范围内信号与药物浓度呈线范围内信号与药物浓度呈线性关系性关系.检测限为检测限为 2 106 M. 方法成功用于血液和尿中阿托品的检测方法成功用于血液和尿中阿托品
50、的检测.9.6.4 药物研究中的应用药物研究中的应用病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.6.5气味物质的测定 这个研究中报道了用生物传感体系来分辨不同的气味.从牛蛙身上分离嗅觉接受蛋白,并固定在压电电极的表面,于人类嗅觉的机理很接近.用压电晶体作为信号转换器.实验结果显示,此传感器具有快速,可逆并且长时间稳定的对不同的挥发性的化合物有响应.比如乙酸,乙酸戊酯,癸醇,-紫罗兰酮,芳樟醇等化合物.这个传感器的灵敏
51、度达到10-610-7 g, 与人鼻的嗅觉阈限一致.此传感系统由6个压电传感器阵列组成,其中含有5个嗅觉接受蛋白修饰的压电传感器和一个参比磷脂探 针,可 以 同 时 测 定5种 样 品,并 对 每 一 种 气 味 物 质 形 成 指 纹 数 据.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程牛蛙嗅觉绒毛的显微图嗅觉组织上的纤毛(a)分离的纤毛(b)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生
52、长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程为了证明频率变化是由于气味和气味接受蛋白的活性部位的结合,首先进行了蛋白的变质实验.把气味接受蛋白修饰的石英晶体在100下加热1小时.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理
53、生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程(己酸)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.The amplitude values (F/Fi) for each compound subjected to each ORPfra
54、ction were calculated and included.2. The reference material (Fck) exhibits the lowest amplitude value towards n-caproic acid. However, it is surprising to find that the referenceprobe is the most sensitive probe (highest amplitudevalues) to the other five compounds.3. that the binding of odour mole
55、cules may not be specific to proteins, and certainly the five tested compounds have a high affinity for phosphotidylinosital.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程在一定的实验条件下,这些分布图可以作为检测这几种气味剂的指纹图谱.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.9.6病原微生物测定幽门螺旋杆菌是螺旋形,微厌氧,对生长条件
56、要求非常苛刻的细菌,在胃黏膜上皮细胞上栖居的细菌,也是到现在为止唯一能在人胃中生长的微生物种类.它是是胃溃疡和胃癌的病原.结合酶放大和压电方法研制了一种检测幽门螺旋杆菌的夹心免疫方法.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引
57、起不同程度的病理生理过程血清样品与抗-人 Ig G分别加入(a); 血清样品与抗-人 Ig G先结合在加入(b)得到的实验结果基本一致病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程用几种不同的物质标记抗-人 IgG来增加分子量,同时放大QCM信号用碱性磷酸酶标记的抗体得到的信号最大,其分子量最大实验表明一个纳米金可以固定两个抗体,但是其信号并不是最大病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程两种不同酶可以发生的催化反应病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环
58、境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程用酶促放大的方法与没有用夹心方法相比灵敏度提高了20倍,病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.6.7环境污染物测定二恶英是一类强致癌物,急难将解,被列在环境污染物和内分泌干扰物黑名单的主要位置.而其衍生物多氯联苯二恶英类物质也对人类的健康和生物圈的安全.造成很大的威胁. 这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂
59、溶性物质，所以非常容易在生物体内积累。自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，因此，环境中的二恶英很难自然降解消除。这些多氯联苯物质广泛的存在于环境污染物、人类和动物的脂肪组织、牛奶等众多的机体当中。这里报道了用免疫PZ传感器检测2，3，7，8-四氯联苯二恶英(TCDD)。采用竞争性抑制酶联免疫原理，让针对TCDD的鼠单壳隆抗体和HRP酶标二恶英结构类似屋竞争结合来检测。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程多氯联苯的分子量大概在300-600之间直接检测其与抗体的作用引起的信号变化很小,所以采用竞争免疫方法.
60、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程充电电流的下降表明有低介电常数的膜固定于电极表面-0.74V处的还原峰是3-巯基丙烷的特征脱附峰病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程在线检测Dithiobis-N-succinimidyl propionate (DTSP)表面与抗体的反应达到固定抗体的目的.BSA用来封闭没有反应的活性位点.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 从上面实验
61、我们能得到抗体到达QCM表面引起的频率变化为128MHz.但是由于实验是在静体池中检测的,这个频率数不能简单的转化为抗体固定的质量.因为在这种情况下,由于溶剂和吸附膜的黏弹性作用,反应并不符合Sauerbrey 方程.因此要定量固定的抗体要采用空气中检测的方法,求得频率变化. 实验结果显示空气中检测的频率变化只有58MHz左右,几乎比水中检测小了一半,这也说明了溶剂的影响.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程HRP本身不能与抗体固定的表面作用没有引起频率的变化;HRP与竞争物的结合体则能与抗体作用,引起很大的频率变化,证
62、明了竞争物与抗体的亲和作用.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固定竞争物与酶结合体的浓度变化TCDD的浓度, TCDD的浓度,越小信号越大.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程传感器的再生频率下降是由于溶液黏度和黏弹性作用的影响,用缓冲溶液冲洗后得到新的表面病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖
63、，引起不同程度的病理生理过程两种不同再生剂作用比较,显然盐酸甘氨酸比尿素要好一些.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.7电化学QCM Jones和Meiure首次用QCM来检测电极表面的质量变化.以后QCM被广泛应用在电沉积,单层膜或是多层膜的沉积和脱附,电极表面聚合物膜内的离子传输,电极的腐蚀过程等电化学过程的研究当中.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程9.8结束语 QCM传感器应用非常广泛但是也存在以下的问题: 1)缺乏理论和实验的一致性,Sauerbrey方程并不适应一切情况. 2)对环境条件过于敏感. 3)重复性问题. 但是PZ生物传感器以其自身的优势还是成为生物传感器中一个的领域.
