淺談新化學生物傳感介體及傳感器、檢測理論與分析方法

顧 鴻

江蘇中安科技服務有限公司

淺談新化學生物傳感介體及傳感器、檢測理論與分析方法

顧 鴻

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二十一世紀是一個科學技術和社會文明迅速發展的時代，在科學技術研究上更是一個歷史性的發展期。目前，世界科學研究的主要分析對象是環境、生命以及材料等方面。化學生物傳感器是一種利用某種生物活性材料為傳感介質用作化學修飾電極，具有裝置簡單、價格實惠，反應靈敏等優點的電化學技術。它完美地結合了生命科學和材料科學的特性，給生物醫學、環境監測以及軍事建設等領域的科研帶來了一個新的突破。本文首先介紹了一些新化學生物傳感介體及傳感器的種類，然后針對其比較具有代表性種類進行檢測理論和分析方法的簡述。

傳感介體；化學生物傳感器；化學修飾電極

化學生物傳感器是將化學、生物、物理以及醫學等多方面學科互相滲透，研制出的具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低等優點的電化學技術，其用途主要在于，能夠用于生命科學、生物醫學、環境監測、化學醫藥以及軍事建設等領域的科技研發。化學生物傳感器是由生物作為敏感元件，以電極作為信號轉換元件，用電流等作為信號檢測的特征研制出來。化學生物傳感器是一種新興的科學技術，對于社會各行業的發展進步都有極為重要的意義。

一、新化學生物傳感介體及傳感器的種類

傳感器的主要作用在于信息的采集和處理，化學生物傳感器是結合了生物、納米、材料以及微電子等科技，研制出的新型高科技產品，制作原理是以生物活性物質為敏感基元，對物質濃度進行檢測，其檢測信號表達方式有物理型和化學型，目前被研發出來的化學生物傳感器以及傳感介體的種類也有很多。

化學生物傳感器的分類主要有兩種，按照分子識別元件進行分類主要有：酶傳感器、免疫傳感器、微生物傳感器、DNA傳感器以及組織傳感器六個種類。按照傳感器收集信號的物理元件進行分類主要有：熱生物傳感器、電化學生物傳感器以及光學生物傳感器三個種類。

新化學生物傳感器目前的傳感介體有很多種種類，比較具有代表性的類型有：

以DNA-Ni2+復合物為傳感介體，將多壁碳納米管和殼聚糖膜進行結合，以復合膜的形式將DNA-NI2+復合物作為化學修飾電極的傳感介體，用來修飾玻碳電極，這種傳感器可用于對甲醇進行氧化催化，多壁碳納米管和殼聚糖膜與DNA-Ni2+形成的復合膜進行電極修飾，對PH呈堿性的電解質的催化是一個很好環境，在進行的電解質中利用此化學修飾電極能夠很大程度的提高甲醇的氧化催化效率，且這種化學生物傳感器的穩定性能極好，其甲醇檢測濃度范圍在0.2-5.0mmol/L之間，對物質的檢測具有持久性.

以CEF-Ni2+和殼聚糖膜進行結合，研制出甲醇傳感器，同樣是對甲醇的氧化催化有很好地效果，在堿性電解質的環境下高效的對甲醇進行氧化催化，尤其是在甲醇的第二步氧化的催化作用極為突出，其甲醇檢測濃度范圍在20μmol/L-5.0mmol/L之間,此傳感器檢測性能也很穩定。

以恒電位法將DNA-Ni2+復合膜直接用于電極修飾，這種化學生物傳感器不僅比甲醇的氧化催化效率高，其催化作用還很穩定。DNA膜能夠促進檢測物質擴散到進行催化反應的活性點，且能夠充分的讓甲醇在氧化過程中出現的對電極有毒化作用的物質進行學反應，擴散到電解質當中。對甲醇的氧化催化是一個理想的化學反應環境。在堿性電解質中這種修飾適合用于電池陽極，對氧化催化的作用才能更好。

將（丁烷一1,4一雙十二烷基二甲基溴化銨）和PAH結合形成一種復合型的電極修飾膜，這種傳感介體能用于血紅蛋白的檢測。在含有磷酸鹽的溶液中能夠讓血紅蛋白進行可逆轉的氧化還原反應，且這種傳感器能夠對過氧化氫進行的還原反應起到催化作用，能夠對過氧化氫進行檢測。

將多壁碳納米管和環糊精進行結合制造出復合膜對碳離子液體電極進行修飾的傳感器主要用于對二酚類同分異構體的混合物進行檢測，檢測物質在膜上的響應靈敏度會被提高。

利用串聯式壓電體聲波技術研制出的化學生物傳感器，這種傳感器主要用于檢測溶菌酶蛋白，還能夠對其表面出現的雜化起到復性作用，溶菌酶蛋白被SDBS雜化后可被CTAB進行復性，在此過程中，溶液中出現的電導率變化，可被串聯式壓電體聲波傳感器檢測到，對被雜化的溶菌酶蛋白是一種快捷、簡便的分析手段。

新化學生物傳感器的種類有很多，主要適用于各個領域的物質分析監測，使用裝置輕便，材料簡單環保，價格實惠，還能夠快速的傳達出有實用價值的信息。

二、檢測理論與分析方法

化學生物傳感器的檢測理論和分析方法：化學生物傳感器的檢測理論基本相同。主要是將化學分析和生物技術進行結合，利用生物學原理對化合物的濃度進行檢測，一般都是由敏感元件作為物質識別區域，用于獲取物質信息，以換能器為信息轉換部分，將識別部分傳遞的信息轉換為化學或物理信號。一般識別部分的敏感元件使用的識別膜，需要采用對被測定物質具有高選擇性功能，信號轉換器能夠將識別膜上發生的生化反應，其中的消耗物、生成物以及能量，轉換為化學或物理信號，然后將被轉換后的信號通過相應的電子儀器進行處理，得到被檢測物質的信息。

結束語

化學生物傳感器的主要組成有識別部分和轉換部分，它結合了化學、生物以及電子科技等多方面的高科技技術，主要用于不同濃度的分子檢測。化學生物傳感器的電極材料和電極修飾材料的選擇有很多限制，需要根據被檢測的物質特性以及溶液濃度決定，識別部分通常是采用具有生物活性的物質材料作為傳感介體，電極材料需要功能根據電流、電解質還有檢測物質的特性進行決定。化學生物傳感器是一種新型的高科技技術，對社會各領域的科技研究有很大的作用，本文主要是對其傳感介質和傳感器、檢測理論和分析方法進行了簡要的闡述，希望能夠給對這一方面感興趣的人們帶來一點幫助。

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