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电化学酶生物传感器

我国电化学生物传感器的研究进展.

第12卷第6期重庆科技学院学报(自然科学版2010年12月收稿日期:2010-07-20 基金项目:重庆市教委科学技术研究资助项目(KJ101315 作者简介:刘艳(1968-,女,四川乐山人,副教授,研究方向为电化学传感器。在生命科学研究和医学临床检验中,需对各种各样的生物大分子进行选择性测定。据统计,全世界每年要进行数亿次免疫学和遗传学病理检验。常用的检验小型化分析装置和检测方法,成为目前现代分析化学研究领域的前沿课题。 1962年,Clark 提出将生物和传感器联用的设想,并制得一种新型分析装置“酶电极”。这为生命科学打开一扇新的大门,酶电极也成为发展最早的一类生物传感器。生物传感器结合具有分子识别作用的生物体成分(酶、微生物、动植物组织切片、抗原和抗体、核酸或生物体本身(细胞、细胞器、组织作为敏感元件与理化换能器,能产生间断的或连续的信号,信号强度与被分析物浓度成比例。电化学生物传感器是将生物活性材料(敏感元件与电化学换能器(即电化学电极结合起来组成的生物传感器。当前,电化学生物传感器技术已在环境监测、临床检验、食品和药物分析、生化分析[2-4]等研究中有着广泛的应用。本文在此综述电化学生物传感器的工作原理、分类及几个当今研究的热点。 1 电化学生物传感器概述 1.1 电化学生物传感器的原理电化学生物传感器是将生物活性材料(敏感元

件与电化学换能器(即电化学电极结合起来组成的生物传感器。当电化学池中溶液的化学成分变化时,电极上流过的电流或电极表面与溶液的电势差会随之发生变化,这样通过测定电流或电势的变化就可以获取溶液成分或相应的化学反应的变化信息。电化学生物传感器是在上述电化学传感器原理的基础上,以具有生物活性的物质作为识别元件,通过特定反应使被测成分消耗或产生相应化学计量数的电活性物质,从而将被测成分的浓度或活度变化转换成与其相关的电活性物质的浓度变化,并通过电极获取电流或电位信息,最后实现特定物质的检测。如图1所示,这类传感器中使用的生物活性材料包括酶、微生物、细胞、组织、抗体、抗原等等。图1电化学生物传感器的工作原理 1.2电化学生物传感器的类别生物传感器主要包括生物敏感膜和换能器两部分。按照敏感元件所用生物材料的不同,电化学生物传感器分为酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA 传感器等,其中酶电极由于其高效、专一、反应条件温和且具有化学放大作用而成为电化学生物传感器的研究主流。按照检测信号的不同,电化学生物传感器可分我国电化学生物传感器的研究进展刘艳 (长江师范学院,重庆408100 摘

电化学传感器(完)

酪氨酸酶的提取催化活性及生物电化学传感器的构建与应用顾新 0909401008 苏州大学材料与化学化工学部 09级化学类摘要：通过测定在不同浓度酪氨酸酶的作用下多巴红的生成速率测定酶的活性。用加入Na2EDTA观察抑制剂对酶活性的影响。酶电极的制作以及对酚的测定。结果表明：加入抑制剂后酶的催化活性降低。在邻苯二酚加入的瞬间有明显的峰电流产生，说明酪氨酸酶促进酚的氧化。关键词：酪氨酸酶多巴红酶电极电化学传感器 Abstract:Measuring the enzymatic activity through measuring the produce rate under different density of tyrosinase .Adding the Na2EDTA to the liquor and observing the effect. Making the enzymatic electrode pole and measuring the effect to the phenol. The results showed that tyrosinase promote the oxidation of phenol. Key words:tyrosinase dopamine red enzyme electrode electrochemical sensor 1、前言生物体内由于生物催化剂酶的存在许多复杂化学反应可以在温和条件下进行得十分顺利和迅速，且酶催化反应具有高效性，选择性，反应条件温和等特性。生物传感器是利用生物物质作为识别元件，将被测物质的浓度与可测量的电信号关联起来，其中研究最多的是酶传感器。生物电化学传感器的构建主要包括酶，碳纳米管的应用。生物传感器具有不需样品处理操作简便，体积小可实现连续在线监测等特点。本实验通过土豆提取酪氨酸酶，并测定其活性，并将酶进一步固定于电极表面，制成酶

纳米电化学生物传感器重点

收稿:2008年3月, 收修改稿:2008年8月 *深圳大学科研启动基金项目(No. 200818 资助**通讯联系人 e 2mail:yang hp@https://www.wendangku.net/doc/0f19424320.html,. cn 纳米电化学生物传感器 * 杨海朋 ** 陈仕国李春辉陈东成戈早川 (深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室深圳518060 摘要纳米电化学生物传感器是将纳米材料作为一种新型的生物传感介质, 与特异性分子识别物质如酶、抗原P 抗体、D NA 等相结合, 并以电化学信号为检测信号的分析器件。本文简要介绍了生物传感器的分类和纳米材料在电化学生物传感器中的应用及其优势, 综述了近年来各类纳米电化学生物传感器在生物检测方面的研究进展, 包括纳米颗粒生物传感器, 纳米管、纳米棒、纳米纤维与纳米线生物传感器, 以及纳米片与纳米阵列生物传感器等。关键词生物传感器电化学传感器纳米材料生物活性物质固定化中图分类号:O65711; TP21213 文献标识码:A 文章编号:10052281X(2009 0120210207 Nanomaterials Based Electrochemical Biosensors Y ang Haipeng **

Chen Shiguo Li Chunhui Chen Dongche ng Ge Zaochuan (Shenzhen Key Laboratory of Special Functional M aterials, College of Materials Science and Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China Abstract Biosensors w hich utilize immobilized bioac tive compounds (such as enz ymes, antigen, antibody, D N A, etc. f or the c onversion of the target analytes into electroc he mically detectable products is one of the most widely used detection methods and have become an area of wide ranging research activity. The advances in biocompatible nano technology make it possible to develop ne w biosensors. A variety of biosensors with high sensitivity and excellent reproducibility based on nano technology have been reported in recent years. In this paper, the development of the researches on nano amperometric biosensors, one of the most important branches of biosensors, is revie wed. Nanoscale architectures here involve nano 2particles, nano 2wires and nano 2rods, nano 2sheet, nano 2array, and carbon nanotube, etc. Remarkable sensitivity and stability have been achieved by coupling immobilized bioactive compounds and these nanomaterials. Key words biosensors; electroche mistry sensors; nanomaterials; bioactive compounds; immobiliz ation Contents 1 Introduction to biosensors 2 Nanomaterials based electrochemical biosensors 2. 1 Challenges and developments of biosensors 2. 2 Introduction of nanomaterials 2. 3 Nanomaterials based electrochemical biosensors 2. 3. 1 Nano particles based electrochemical biosensors

葡萄糖电化学传感器的研究进展

葡萄糖电化学传感器的研究进展葡萄糖电化学传感器的研究进展李传平200941601040 （青岛大学化学化工与环境学院山东266071）摘要葡萄糖电化学传感器是生物传感器的一种，是一门由生物、化学、医学、

电子技术等多个学科互相渗透建立起来的高新电化学技术, 它是一种将葡萄糖类酶的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置。其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂体系中进行在线连续监测的特点, 已在生物、医学、医药、及军事医学等领域显示出广阔的应用前景, 引起了世界各国的极大关注。【1】关键词葡萄糖电化学传感器组成特点研究进展应用研究生物传感器是一类特殊的化学传感器, 它是以葡萄糖酶作为生物敏感基元, 对被测目标具有高度选择性的检测器。它通过各种物理、化学型信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应,然后将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来, 从而得出被测物的浓度。【1】1967年S.J.乌普迪克等制出了第一个葡萄糖传感器。将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其对应物的其他传感器。经过40多年的不断发展，当今的葡萄糖电化学传感器技术除了临床葡萄糖分析,葡萄糖检测装置也应用于生物技术和食品工业。这种广泛的应用领域大大促进了葡萄糖电化学传感器的发展和多样化。 [2] 1 葡萄糖电化学生物传感器的基本组成、工作原理、特点葡萄糖电化学生物传感器一般有两个主要组成部分: 其一是生物分子识别元件( 感受器) , 是具有分子识别能力的葡萄糖酶类; 其二是信号转换器( 换能器) , 主要有电化学电极( 如电位、电流的测量) 、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管、压电石英晶体及表面等离子共振器件等。当待测物与分子识别元件特异性结合后, 所产生的复合物( 或光、热等) 通过信号转换器变为可以输出的电信号、光信号等, 从而达到分析检测的目的。与传统的分析方法相比, 生物传感器这种新的检测手段具有如下优点: ( 1) 生物传感器是由选择性好的生物材料构成的分子识别元件, 因此一般不需要样品的预处理, 样品中的被测组分的分离和检测同时完成, 且测定时一般不需加入其它试剂。( 2) 由于它的体积小, 可以实现连续在线监测。( 3)响应快, 样品用量少, 且由于敏感材料是固定化的,可以反复多次使用。(4) 传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器, 便于推广普及。[3] 2 葡萄糖电化学生物传感器的发展葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOD)，1928年由Muller等发现后，Nekamatsu、Konelia、Yoshio等先后对其作了大量的研究并投人生产，Fiedurek和Rogalski 等对酶单位的增加做了大量的研究工作，尤其对葡萄糖氧化酶的辅基一黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)做了深入的研究，并给出了详细的说明，目前该酶在临床检测和食品工业有广泛的用途。葡萄糖传感器就是利用葡萄糖氧化酶催化氧化葡萄糖的专性，检测各种物质中的葡萄糖含量，葡萄糖传感器在生物和医学上有着极其重要的应用价值。1962年，Clark和Lyons提出将酶与电极结合，可以通过检测其酶催化反应所消耗的氧来测定葡萄糖的含量。1967年，Updike和Hicks首次研制出以铂(Pt)电极为基体的第一支葡萄糖氧化酶电极，通过检测酶反应的产物H：0：来测定葡萄糖含量。至此，葡萄糖氧化酶电极经过三代的发展。第一代酶生物传感器是以氧为中继体的电催化酶层： GOD ox +葡萄糖→GoD ed +葡萄糖 (1一1)

直接电化学酶传感器的研究进展

第32卷第5期2009年10月辽宁科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Liaoning Vol.32No.5 Oct.,2009直接电化学酶传感器的研究进展张静,顾婷婷 (辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051) 摘要:电化学生物传感器是电化学、电分析化学以及生物学等多学科交叉的产物,是一种全新的检测仪器,具有快速、灵敏和价廉等特点,在食品发酵工业、临床医学、环境监测、军事等领域有着重要的应用价值。简述了电化学生物传感器的基本原理和分类、电流型生物传感器的发展和特点以及直接电子转移的基本原理,并深入探讨了基于纳米材料等各种新型功能材料的直接电化学酶生物传感器的研究进展。关键词:生物传感器;酶电极;直接电化学中图分类号:Q503:O629 8 文献标识码:A 文章编号:1674 1048(2009)05 0460 07 生物传感器(Biosensor)是一类特殊的化学传感器,通过各种物理、化学型信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应,然后将反应的程度用离散或连续的信号表达出来,从而得出被测物的浓度[1]。1962年Clark和Lyons首次提出生物传感器这一概念[2],经过多年的研究与开发,已成为生物技术中的一个独立门类。生物传感器技术是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。生物传感器具有多样性、无试剂分析、操作简便、灵敏、快速、价廉、可重复连续使用等特点,已在食品发酵工业、临床医学、环境监测、军事科学等领域展现出十分广阔的应用前景[3-8]。目前,生物传感器中研究成果较多的是电化学生物传感器。电化学生物传感器(见图1)是以生物活性物质为敏感基元,以电化学电极为信号转换器,以电势、电流或电容为特征检测信号的生物传感器。其原理是,被分析物扩散进入固定化生物敏感膜层,经分子识别,发生生物化学反应,产生的信息继而被相应的化学换能器或物理换能器转换成可定量和可处理的电信号,再经过二次仪表(检测放大器)放大并输出,便可得到待测物浓度。电化学生物传感器根据分子识别元件的不同,可分为酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器和免疫传感器等;按照换能器的不同分为电位型、电流型、电导型和电容型等生物传感器。其中,电流型生物传感器具有较宽的线性范围和表观米氏常数(K m)以及高灵敏度,引起人们广泛关注[9,10]。图1 电化学生物传感器的构成及工作原理示意图 F ig.1 Schematic diagram of configuration and principle of an electrochemical biosensor 收稿日期:2009 07 10。基金项目:教育部留学回国人员科研启动资金资助(2008)。作者简介:张静(1983-),女,辽宁朝阳人

新型葡萄糖电化学传感器的研究与分析应用开题报告

毕业设计(论文)开题报告论文题目一种基于无酶的电化学葡萄糖传感器的研究选题意义：传感器和传感器技术已经成为现代社会中的重要部分，它在我们的生活生产中无处不在，起着重要的作用。目前在各种期刊上已经发表了大量关于传感器的各种领域的论文。包括分子识别、纳米技术、聚合物化学、微流技术、分子生物学都能作为潜在的传感器应用技术。无论在现在还是在将来，传感器都拥有巨大的价值。传感器可以测量环境组成、健康状况、机器性能、食品质量等等。举例来说，汽车发动机内如果安装上氧气传感器，通过检测氧气含量，可以帮助优化发动机内的空气-燃料比，从而实现优化引擎性能，提高能效比。葡萄糖传感器如果能实现连续在线检测，糖尿病人就可以实时监测自身的血糖变化，从而调节饮食，控制血糖浓度，或者按照需要注射胰岛素。如果将传感器连上封闭控制的胰岛素注射器，还能实现胰岛素的自行注射，使糖尿病人过上普通人的生活。因此，对葡萄糖传感器的研究具有十分重要的现实意义。与有酵葡萄糖传感器比较,无酶葡萄糖传感器具有以下优点:首先,无酶葡萄糖传感器不受糖易变性失活的影响,不需要在特殊条件下保存,比有酶葡萄糖传感器使用寿命要长;其次,制备无酶葡萄糖传感器比较简单,没有把酶修饰到电极上的技术难题;再次, 无酶型的传感器制备成本要比有酶葡萄糖传感器便宜,因为酶的制备和纯化都较为困难,这就导致酶的使用价格比较高;最后无酶葡萄糖传感器的稳定性和重现性方面都比有酶生物传感器优良,因为它不受修饰到电极上的酶的数量的影响。虽然近年来电化学方法检测葡萄糖体现出大量的优点,然而这些新型材料在检测葡萄糖时也表现出一定的缺点,如无酶葡萄糖传感器氧化选择性并没有酶电极传感器的选择性好,当样品中存在大量的抗坏血酸(AA)和尿酸(UA)时,使用镍电极检测也有相应的响应电流。而且部分无酶葡萄糖传感器成本也比较高,容易发生氯离子中毒等等,这些缺点都大大限制了它们的应用。因此,制备一种成本较低、高选择性、可快速可靠检测葡萄糖的无酶葡萄糖传感器仍是科研工作者关注的焦点。研究背景：

电化学气体传感器的优缺点

不同电化学气体传感器中所包含的不同成份决定了它可与相应的毒气发生反应;测量头可测量反应所产生的电流并将其转换成气体浓度值（ppm或ppb）。催化传感器在涂有催化剂的小球上“无焰燃烧”可燃性气体;测量头可测量电阻的变化并通过a/d 转换，显示变化相应的读数。一般以爆炸下限作为满量程。由于电化学型和催化燃烧型测量头相对较低的成本，它们通常被用于“源点”（即泄漏有可能发生的地方）处的测量。因而对泄漏的反应迅速并可连续探测。另外，由于没有可移动部件，所以不会造成机械故障。但是，这两种类型的传感器也有缺点：一些气体传感器不但对与之相应的气体（即它们按照设计应该反应的气体）反应，而且对其他气体（干扰气体）也发生反应，因此有必要注意在设计和安装过程中避免将这些传感器用在有可能有干扰气体存在的地方。传感器需要定期标定，通常为三个月一次（视不同品牌，工作环境，工作状态等因素的影响）;传感器在使用1到3年后通常需要更换（视不同品牌，工作环境，工作状态等因素的影响）。另外，有些品牌的传感器使用的是电解溶液，这就需要定期填充电解液。艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。 1 / 1

酶电化学生物传感器

酶电化学生物传感器摘要生物电化学传感器是生物传感器中研究最早、种类最多的一个分支，它具有专一、高效。简便、快速的优点，已应用于生物、医学及工业分析等方面。目前，生物传感器正进入全面深入研究开发的时期，各种微型化、集成化、智能化、实用化的生物传感器与系统越来越多。本文就酶电化学生物传感器特点基本结构、原理及其应用展开综述。关键词：生物传感器应用结构酶生物传感器正文：自1962年Clark等人提出把酶与电极结合来测定酶底物的设想后. 1967年Updike和Hicks 研制出世界上第一支葡萄糖氧化酶电极，用于定量检测血清中葡萄糖含量。此后，酶生物传感器引起了各领域科学家的高度重视和广泛研究，得到了迅速发展。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.与传统分析方法相比，酶生物传感辑是由固定化的生物敏感膜和与之密切结合的换能系统组成，它把固化酶和电化学传感器结合在一起，因而具有独特的优点：(1)它既有不榕性酶体系的优点，又具有电化学电极的高灵敏度。(2) 由于酶的专属反应性，使其具有高的选择性，能够直接在复杂试样中进行测定.因此，酶生物传感器在生物传感器领域中占有非常重要的地位. 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)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，从而加以检测，基体电极可采用碳质电极(石噩电板、玻碳电极、碳棚电极)、R 电极及相应的修饰电极。当酶电极漫入被测溶液，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植电极测定的物质，当反应达到稳态时，电活性物质的浓度可以通过电位或电流模式进行测定。因此，酶生物传感器可分为电位型和电流型两类传感器。电位型传感辑是指酶电极与参比电极间输出的电位信号，它与被测物质之间服从能斯特关系。而电流型传感器是以酶促反应所引起的物质量的变化转变成电流信号输出，输出电流大小直接与底物浓度有关。电流型传感器与电位型传感器相比较具有更简单、直观的效果。其发展也是经历了许多代的更替。第一代酶生物传感器是以氧为中继体的电催化。其缺点(1)响应信号与氧分压或溶解氧关系较大，溶解氧的变化可能引起电极响应的波动；(2) 由于氧的糟解度有限，当溶解氧贫乏时，难以对高含量底物进行测定；(3) 当由酶促反应产生的过氧化氢以足够高的浓度存在时，可能会使很多酶去活化；(4) 需采用较正的电位，抗坏血酸和尿酸等电活性物质也会披氧化，产生干扰信号。第二代酶生物传感器（电子媒介体型）为了改进第一代酶生物传感器的缺点，现在普遍采用的是第二代酶生物传感器，即介体型酶生物传盛器。第二代生物传感器采用了含有电子媒介体的化学修饰层.此化学修饰层不仅能促进电子传递过程，使得响应的线性范围拓宽，电极的工作电位降低，同时，噪声、背景电流及干扰信号均小，且由于排除了过氧化氢，使得酶生物传感器的工作寿命延长.电子媒介体在近十年以来得到迅速发展，使用的媒介体种类也越不越多。第三代酶生物传感器（直接电子传递型）是酶与电极间进行直接电子传递，是生物传感器构造中的理想手段.这种传感器与氧或其它电子受体无关，无需媒介体，即所谓无媒介体传感器，但由于酶分子的电活性中心深埋在分子的内部，且在电极表面吸附后易发生变形，使得酶与电极间难以进行直接电子转移，因此采用这种方法制作生物传感器有一定难度.。到目前为止，只发现辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、醋氨酸酶、细胞色素C过氧化物酶、

电化学葡萄糖生物传感器

Electrochemical Glucose Biosensors Joseph Wang* Biodesign Institute,Center for Bioelectronics and Biosensors,Departments of Chemical Engineering and Chemistry and Biochemistry, Box875801,Arizona State University,Tempe,Arizona85287-5801 Received March29,2007 Contents 1.Introduction814 2.Brief History of Electrochemical Glucose Biosensors 815 3.First-Generation Glucose Biosensors815 3.1.Electroactive Interferences815 3.2.Oxygen Dependence816 4.Second-Generation Glucose Biosensors817 4.1.Electron Transfer between GOx and Electrode Surfaces 817 https://www.wendangku.net/doc/0f19424320.html,e of Nonphysiological Electron Acceptors817 4.3.Wired Enzyme Electrodes817 4.4.Modification of GOx with Electron Relays818 4.5.Nanomaterial Electrical Connectors818 5.Toward Third-Generation Glucose Biosensors818 6.Solid-State Glucose Sensing Devices819 7.Home Testing of Blood Glucose819 8.Continuous Real Time in-Vivo Monitoring820 8.1.Requirements820 8.2.Subcutaneous Monitoring822 8.3.Toward Noninvasive Glucose Monitoring822 8.4.Microdialysis Sampling822 8.5.Dual-Analyte Detection823 9.Conclusions:Future Prospects and Challenges823 10.Acknowledgments824 11.References824 1.Introduction Diabetes mellitus is a worldwide public health problem. This metabolic disorder results from insulin deficiency and hyperglycemia and is reflected by blood glucose concentra-tions higher or lower than the normal range of80-120mg/ dL(4.4-6.6mM).The disease is one of the leading causes of death and disability in the world.The complications of battling diabetes are numerous,including higher risks of heart disease,kidney failure,or blindness.Such complications can be greatly reduced through stringent personal control of blood glucose.The diagnosis and management of diabetes mellitus thus requires a tight monitoring of blood glucose levels. Accordingly,millions of diabetics test their blood glucose levels daily,making glucose the most commonly tested analyte.Indeed,glucose biosensors account for about85% of the entire biosensor market.Such huge market size makes diabetes a model disease for developing new biosensing concepts.The tremendous economic prospects associated with the management of diabetes along with the challenge of providing such reliable and tight glycemic control have thus led to a considerable amount of fascinating research and innovative detection strategies.1,2Amperometric enzyme electrodes,based on glucose oxidase(GOx),have played a leading role in the move to simple easy-to-use blood sugar testing and are expected to play a similar role in the move toward continuous glucose monitoring. Since Clark and Lyons proposed in1962the initial concept of glucose enzyme electrodes,3we have witnessed tremen-dous effort directed toward the development of reliable devices for diabetes control.Different approaches have been explored in the operation of glucose enzyme electrodes.In addition to diabetes control,such devices offer great promise for other important applications,ranging from bioprocess monitoring to food analysis.The great importance of glucose has generated an enormous number of publications,the flow of which shows no sign of diminishing.Yet,in spite of the many impressive advances in the design and use of glucose biosensors,the promise of tight diabetes management has *To whom correspondence should be addressed.E-mail:joseph.wang@ https://www.wendangku.net/doc/0f19424320.html,.Joseph Wang has been the Director of the Center for Bioelectronics and Biosensors(Biodesign Institute)and Full Professor of Chemical Engineering and Chemistry and Biochemistry at Arizona State University(ASU)since 2004.He has also served as the Chief Editor of Electroanalysis since 1988.He obtained his higher education at the Israel Institute of Technology and was awarded his D.Sc.degree in1978.He joined New Mexico State University(NMSU)in1980.From2001?2004,he held a Regents Professorship and a Manasse Chair position at NMSU.His research interests include nanobiotechnology,bioelectronics,biosensors,and microfluidic devices.He has authored over725research papers,9books, 15patents,and25chapters.He was the recipient of the1994Heyrovsky Memorial Medal(of the Czech Republic)for his major contributions to voltammetry,the1999American Chemical Society Award for Analytical Instrumentation,the2006American Chemical Society Award for Elec-trochemistry,and the ISI‘Citation Laureate’Award for being the Most Cited Scientist in Engineering in the World(during1991?2001). 814Chem.Rev.2008,108,814?825 10.1021/cr068123a CCC:$71.00?2008American Chemical Society Published on Web12/23/2007

酶生物传感器

酶生物传感器得应用进展摘要：酶生物传感器就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得反应所产生得与目标物浓度成比例关系得可测信号,实现对目标物定量测定得分析仪器。与传统分析方法相比,酶生物传感器具有独特得优点:选择性高、反复多次使用、响应快、体积小、可实现在线监测、成本低，便于推广普及。本文主要论述生物酶传感器得特征、发展及酶传感器中应用得新技术。关键词：酶生物传感器;进展;应用新技术 1概述生物传感器(Biosensor)就是一类特殊得化学传感器,通过各种物理、化学型信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间得反应,然后将反应得程度用离散或连续得信号表达出来,从而得出被测物得浓度[1]。自1962年Clark[2]等人提出把酶与电极结合来测定酶底物得设想后，1967年Updike与Hicks[3]研制出世界上第一支葡萄糖氧化酶电极[2]，用于定量检测血清中葡萄糖含量、此后，酶生物传感器引起了各领域科学家得高度重视与广泛研究，得到了迅速发展、酶生物传感器就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得反应所产生得与目标物浓度成比例关系得可测信号，实现对目标物定量测定得分析仪器、与传统分析方法相比，酶生物传感辑就是由固定化得生物敏感膜与与之密切结合得换能系统组成，它把固化酶与电化学传感器结合在一起，因而

具有独特得优点：(1)它既有不溶性酶体系得优点，又具有电化学电极得高灵敏度;(2)由于酶得专属反应性，使其具有高得选择性，能够直接在复杂试样中进行测定、因此，酶生物传感器在生物传感器领域中占有非常重要得地位、生物传感器具有多样性、无试剂分析、操作简便、灵敏、快速、价廉、可重复连续使用等特点,已在食品发酵工业、临床医学、环境监测、军事科学等领域展现出十分广阔得应用前景[4-9]。 2酶生物传感器得基本结构酶生物传感器得基本结构单元就是由物质识别元件(固定化酶膜)与信号转换器(基体电极)组成、当酶膜上发生酶促反应时，产生得电活性物质由基体电极对其响应、基体电极得作用就是使化学信号转变为电信号，从而加以检测，基体电极可采用碳质电极(石噩电板、玻碳电极、碳棚电极)、R电极及相应得修饰电极、 3酶生物传感器得分类生物传感器按换能方式可分为电化学生物传感器与光化学生物传感器2种。 3、1电化学酶传感器基于电子媒介体得葡萄糖传感器,具有响应速度快、灵敏度高、稳定性好、寿命长、抗干扰性能好等优点,尤为受到重视。二茂铁由于有不溶于水、氧化还原可逆性好、电子传递速率高等优点,得到了广泛得研究与应用。

电化学传感器结构

1：产品结构和基本原理电化学一氧化碳气体传感器结构采用密闭式设计，由电极、过滤器、透气膜、电解液、电极引出线（管脚）、壳体等部分组成。详见下图。透气孔壳体过滤器工作电极透气膜电解液对电极参比电极管脚电化学一氧化碳气体传感器结构示意图一氧化碳气体传感器与报警器配套使用，是报警器中的核心检测元件，它是以定电位电解为基本原理。当一氧化碳扩散到气体传感器时，其输出端产生电流输出，提供给报警器中的采样电路，起着将化学能转化为电能的作用。当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经报警器的中间电路转换放大输出，以驱动不同的执行装置，完成声、光和电等检测与报警功能。如上图所示，当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。其化学反应式为： CO+H2O→CO2+2H++2e- 在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：1/2 O2+2H++2e-→H2O 因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为： 2CO+2O 2CO2 这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。为了维持极间电位的恒定，我们加入了一个参比电极。在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定（即恒电位），此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测出一氧化碳的浓度，并且有很宽的线性测量范围。这样，在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路，就能够对一氧化碳气体实现检测和监控。 2、主要特点公司生产的传感器是以定电位电解为原理，拥有普通的接触式半导体传感器所不具有的许多特性。（1 ）更宽的输出和气体浓度线性范围；

【CN109682877A】一种用于检测葡萄糖的电化学传感器【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910162139.9 (22)申请日 2019.03.05 (71)申请人哈尔滨理工大学地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号 (72)发明人马慧媛　冯泽民　谭立超　李峰博　庞海军　 (51)Int.Cl. G01N 27/327(2006.01) (54)发明名称一种用于检测葡萄糖的电化学传感器 (57)摘要本发明涉及一种用于检测葡萄糖的电化学传感器的构建。本发明提供了一种新型的葡萄糖电化学传感器的构建材料NiFe 2O 4-NiCo -LDH@ GO。采用简单绿色的合成方法制备出复合材料，并利用电化学手段检测葡萄糖。本发明所制备的传感器对葡萄糖的响应的线性范围为3.5× 10-5–4.525×10-3M，灵敏度为7.897μA/mM，检测限为12.94×10-6M。本发明操作简便，成本低，抗干扰能力强，能够快速有效的检测人体血清中的葡萄糖。权利要求书1页说明书3页附图2页CN 109682877 A 2019.04.26 C N 109682877 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109682877 A 1.一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于该电化学传感器工作电极由GCE 电极和GCE电极外包裹的复合材料NiFe2O4-NiCo-LDH@GO构成，该复合材料的合成按以下步骤进行：一、NiFe2O4-NiCo-LDH复合材料的制备：将Ni(NO3)3·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O，均苯三甲酸，2-甲基咪唑均匀分散在30 mL的DMF溶液中，转移至反应釜中，170 ℃条件下反应48 h，冷却至室温，离心分离，真空干燥得到NiFe-MOF；将制备好的NiFe-MOF在氮气保护环境下高温煅烧，得到NiFe2O4模板；将得到的NiFe2O4模板均匀分散在水溶液中，分别加入NiCl2，CoCl2，NH4Cl，NaOH 并搅拌20 min，反应一段时间，冷却至室温，分别用水，乙醇洗涤，烘干；二、NiFe2O4-NiCo-LDH@GO复合材料的制备：将含有GO的乙醇溶液与含有NiFe2O4-NiCo-LDH水溶液混合，搅拌30 min，转移至反应釜中，在一定温度下反应一段时间，冷却至室温，离心分离，水洗，真空干燥。 2.根据权利要求1所述的一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于步骤一中所述的Ni(NO3)3·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O，均苯三甲酸，2-甲基咪唑质量比为2.65: 3.67: 1.29:1。 3.根据权利要求1所述的一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于步骤一中煅烧温度为800 ℃( 10 ℃/min)。 4.根据权利要求1所述的一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于步骤一中所述的NiFe-MOF，NiCl2，CoCl2，NH4Cl，NaOH质量比为： 5.45:1.93:1.29:3.87:1。 5.根据权利要求1所述的一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于步骤一中水热反应温度为55 ℃，时间为15 h。 6.根据权利要求1所述的一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于步骤二中所述GO 与NiFe2O4-NiCo-LDH的质量比为:1:100。 7.根据权利要求1所述的一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于步骤二中的所述温度为95 ℃、时间为8 h。 8.根据权利要求1所述的一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，用安培计时法对复合材料的检测范围、灵敏度和抗干扰能力进行测试。 2