脱氧核糖核酸电化学传感器的原理及其应用
电化学传感器工作原理
电化学传感器工作原理
电化学传感器是一种基于电化学原理的传感器，用于检测和测量化学物质的浓度和特性。
其工作原理基于电化学反应，在传感器的工作电极上发生的化学反应可产生电流或电势变化，根据这些变化来推断目标化学物质的浓度或特性。
电化学传感器一般由一个工作电极和一个参比电极组成。
工作电极是与目标化学物质接触的部分，其中的化学反应与目标物质有关。
参比电极是一个稳定的电极，用于提供一个已知的电势作为参考。
在工作过程中，目标化学物质进入工作电极与传感器上的活性物质发生反应。
反应产生的电流或电势变化与目标物质的浓度成正比。
这些电化学反应可以是氧化还原反应、离子迁移反应等。
电化学传感器一般通过对电流或电势的测量来确定目标化学物质的浓度。
测量电流时，传感器的工作电极与参比电极之间会建立一个电势差，电流的大小与该电势差成正比。
测量电势时，传感器会测量工作电极与参比电极之间的电势差，该电势差与目标化学物质的浓度成正比。
为了提高电化学传感器的灵敏度和选择性，可以采用不同的传感器设计和材料。
常见的电化学传感器包括氧气传感器、 pH
传感器、离子传感器等。
这些传感器在不同的应用中起着重要的作用，如环境监测、医疗诊断、工业过程控制等。
总之，电化学传感器通过测量电流或电势的变化来检测和测量目标化学物质的浓度和特性。
其工作原理基于电化学反应，在工作电极上产生的电流或电势变化与目标物质的浓度成正比。
通过采取不同的传感器设计和材料，可以提高电化学传感器的性能和应用范围。
电化学生物传感器的工作原理
电化学生物传感器的工作原理
电化学生物传感器是一种基于生物分子识别和电化学信号转换的传感器。
它可以通过检测生物分子的存在和浓度来实现对生物体内生化过程的监测和分析。
电化学生物传感器的工作原理主要包括生物分子识别、信号转换和信号检测三个步骤。
生物分子识别是电化学生物传感器的第一步。
它通过生物分子与传感器表面的生物识别元件（如抗体、酶、核酸等）的特异性结合来实现。
当生物分子与生物识别元件结合时，会引起传感器表面的电化学信号变化，这种变化可以被转换成电信号。
信号转换是电化学生物传感器的第二步。
它将生物分子与生物识别元件结合引起的电化学信号变化转换成电信号。
这种转换通常是通过电化学反应实现的。
电化学反应是指在电极表面发生的化学反应，它可以通过电流和电势的变化来检测生物分子的存在和浓度。
信号检测是电化学生物传感器的第三步。
它通过检测电化学反应引起的电流和电势变化来确定生物分子的存在和浓度。
这种检测通常是通过电化学测量实现的。
电化学测量是指通过电极与电解质溶液之间的电化学反应来测量电流和电势的变化。
总的来说，电化学生物传感器的工作原理是基于生物分子识别和电化学信号转换的。
它可以通过检测生物分子的存在和浓度来实现对生物体内生化过程的监测和分析。
电化学生物传感器在医学、环境
监测、食品安全等领域有着广泛的应用前景。
电化学传感器原理及应用
电化学传感器原理及应用电化学传感器是一种将化学反应转化为电信号的传感器。
它由电极、电解质和工作电极上的感受层组成。
当目标分子进入感受层时，与感受层中的物质发生化学反应，导致电极上发生电荷转移，进而产生电流或电势变化，从而实现对目标分子的检测和分析。
电化学传感器的工作原理可以分为三种类型：电流型、电势型和阻抗型。
电流型传感器基于电解质中产生的氧化还原反应。
当目标分子与感受层上的物质发生反应时，会改变电解质中的离子浓度，从而改变电极上的电流。
通过测量电流的变化，可以确定目标分子的浓度。
电势型传感器基于电解质中产生的电位差。
当目标分子与感受层上的物质发生反应时，会改变电位差，从而测量目标分子的浓度。
电势型传感器具有高灵敏度和较宽的测量范围，适用于溶液中目标分子浓度较低的情况。
阻抗型传感器基于电极电极的交流电阻。
当目标分子与感受层上的物质发生反应时，会改变电极的表面性质，从而改变电极的电阻。
通过测量电阻的变化，可以确定目标分子的浓度。
电化学传感器在生物医学、环境监测、食品安全等领域有广泛的应用。
在生物医学领域，电化学传感器可以用于检测生物标志物，如血糖、血脂等，在疾病的早期诊断和药物治疗中起到重要的作用。
在环境监测中，电化学传感器可以用于检测水质、空气污染等环境参数，帮助我们了解环境的质量状况。
在食品安全领域，电化学传感器可以用于检测食品中的有毒物质和农药残留，保障食品的安全性。
此外，电化学传感器还可以与微流控技术相结合，实现高通量、高灵敏度的目标分子检测。
微流控技术可以控制流体的流动，将样品与试剂快速混合，从而提高反应效率和催化性能。
总而言之，电化学传感器是一种重要的分析工具，具有灵敏度高、反应快、操作简便等优点。
随着纳米材料技术和微流控技术的发展，电化学传感器在生物医学、环境监测、食品安全等领域的应用前景将更加广阔。
核酸电化学传感器的设计与应用
核酸电化学传感器的设计与应用随着科学技术的不断进步，越来越多的新型传感器被研发出来，并广泛应用于生物医药领域、环境监测领域以及食品安全领域等。
其中，核酸电化学传感器作为一种新兴的传感器，因其高灵敏度、选择性好、检测快速、操作简便等特点而备受关注。
本文将围绕核酸电化学传感器的设计与应用展开讨论。
一、核酸电化学传感器的基本原理核酸电化学传感器是通过特殊的电极材料和核酸捕捉分子相互作用，在电化学信号的作用下进行在线检测和分析的一种传感器。
其基本原理是以DNA或RNA为靶分子，通过特定的核酸捕捉分子在电极表面上定向固定，并在目标核酸分子的作用下发生电活性变化，从而识别和检测目标核酸分子。
具体而言，核酸电化学传感器主要包括电极、核酸捕捉分子和目标核酸分子三部分。
其中，电极是传感器的核心部件，通常采用玻碳电极、金电极、银电极等具有导电性和稳定性的材料制成。
核酸捕捉分子是一种具有亲和力的分子，可以特异性地与目标核酸分子结合，将其定向固定在电极表面，从而实现对目标核酸分子的识别和检测。
二、核酸电化学传感器的设计与制备核酸电化学传感器的设计与制备主要涉及电极材料的选择、核酸捕捉分子的筛选、电极修饰方法等方面。
（一）电极材料的选择玻碳电极、金电极和银电极是常用的三种电极材料。
玻碳电极是一种非常稳定的材料，但灵敏度相对较低。
金电极灵敏度高，但相对不稳定，容易受化学腐蚀和氧化的影响。
银电极比较稳定，适用于水溶液中的检测，但灵敏度与金电极相比要低一些。
根据具体实验需求，选择合适的电极材料进行制备。
（二）核酸捕捉分子的筛选核酸捕捉分子是核酸电化学传感器的重要组成部分，其种类、浓度和密度等参数都会影响传感器的检测性能。
各类核酸捕捉分子应根据其构成、亲和力、稳定性、敏感性等因素进行筛选，并进行体外验证以确认其对目标核酸的特异性和亲和力。
（三）电极修饰方法核酸电化学传感器需通过修饰电极表面进行底物识别和响应。
修饰电极常用的方法有：硅胶修饰、化学修饰、酶化学修饰、生物修饰等。
电化学生物传感器原理、发展趋势及应用
电化学生物传感器原理、发展趋势及应用一、电化学生物传感器的检测原理电化学生物传感器（electrochemical biosensor）是指由生物材料作为敏感元件，电极（固体电极、离子选择性电极、气敏电极等）作为转换元件，以电势或电流的变化为特征检测信号的传感器，简称生物电极。
这类传感器发展最早，研究内容十分丰富，并已经得到广泛应用。
电流型传感器主要基于探测生物识别膜或化学反应中的电活性物质，通过固定工作电极的电位提供电活性的电子转移反应驱动力，探测电流随时间的变化。
该电流直接反映了生物分子识别和电子转移反应的速度，即该电流与待测物质的浓度成正比。
电位型传感器将生物识别反应转换为电位信号，该信号与生物识别反应过程中产生或消耗的活性物质浓度对数成正比，从而与待测物质浓度的对数成正比。
电位型离子选择电极的选择性渗透离子导电膜可设计成与待测离子相关的产生电位信号的敏感膜，测试在电流为零的条件下进行。
根据作为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。
电化学生物传感器具有以下特点：1.适合于对生物体液中的物质活度测定的需要，响应直观，通过计算机联用，可直接读出待测生物物质的浓度或活度。
2.由于其具有分子识别的功能和高选择性，在许多测定中，样品无需复杂处理，操作简便，易于自动化监测，可连续监测患者的血液物质浓度。
3.测定速度快电讯号的输出和测定响应快速，通过与计算机的接口还可进行多成分同时测定。
4.试样用量少可以将敏感探头微型化，只需微升级样品即可完成分析。
如有的K+、Ca2+、Cl-、Na+及CO2分析仪仅需50μl样品，每小时可测100个样品，这为临床检验缩短检测周期提供了条件。
5.可对体内物质直接和动态测量。
将微小探头埋在体内或留置于血管中，可以指示体内物质的变化，有利于床旁或现场检测。
6.灵敏度高例如AFP免疫电极可测定10-8～10-10 g/ml的浓度。
电化学生物传感器的原理与应用技巧
电化学生物传感器的原理与应用技巧随着科技的不断进步和人们对健康的关注度增加，生物传感器作为一种高灵敏度、高选择性的检测技术，得到了广泛的应用。
其中，电化学生物传感器以其简单、快速、灵敏的特点，成为研究和应用领域中备受关注的技术。
本文将介绍电化学生物传感器的原理和应用技巧，希望能为相关领域的研究者和工程师提供一些参考。
一、电化学生物传感器的原理电化学生物传感器是利用生物分子与电极表面之间的相互作用，通过测量电化学信号来检测和分析生物分子的一种技术。
其原理主要包括两个方面：生物分子识别和电化学信号转换。
生物分子识别是电化学生物传感器的核心。
通过特定的生物分子与待测分子的识别和结合，实现对待测分子的检测。
常用的生物分子包括酶、抗体、核酸等。
这些生物分子通过与待测分子的相互作用，产生特定的信号变化，从而实现对待测分子的检测和分析。
电化学信号转换是将生物分子的识别过程转化为电化学信号的变化。
常用的电化学信号转换方式包括电流、电压和电阻等。
通过将生物分子与电极表面进行相互作用，改变电极表面的电化学性质，从而引起电流、电压或电阻的变化。
这种变化可以通过电化学方法进行测量和分析，从而实现对待测分子的检测。
二、电化学生物传感器的应用技巧1. 选择合适的生物分子：在设计电化学生物传感器时，选择合适的生物分子非常重要。
生物分子应具有高度的选择性和灵敏度，能够与待测分子发生特异性的相互作用。
同时，生物分子的稳定性和可重复性也需要考虑，以确保传感器的稳定性和可靠性。
2. 优化电极表面性质：电极表面的性质对电化学生物传感器的性能有着重要影响。
通过优化电极表面的结构和化学性质，可以增强生物分子与电极表面的相互作用，提高传感器的灵敏度和选择性。
常用的方法包括修饰电极表面的化学修饰和纳米材料修饰等。
3. 选择合适的检测方法：电化学生物传感器常用的检测方法包括循环伏安法、恒定电位法和阻抗谱法等。
选择合适的检测方法可以提高传感器的灵敏度和检测范围。
电化学传感器的原理及其应用
电化学传感器的原理及其应用电化学传感器是一种可以将化学信息转化为电信号的电化学检
测装置。
它是通过在电极表面引入能够发生化学反应的敏感物质，利用敏感物质与待检测物质间发生化学反应时所产生的电流或电
压变化，来实现对待测物质的检测和分析。
电化学传感器的原理
电化学传感器的核心在于电极和电解质。
电极是电化学传感器
的敏感部分，它可以将化学反应的能量转化为电信号。
一般地，
电化学传感器通常包含一个工作电极、一个参比电极和一个计时
器电极。
当待检测物质与电极表面的敏感物质发生化学反应时，电极表
面会产生电子转移过程，使得电极的电荷状态发生变化。
这种电
化学反应会引起电极表面的电位和电流的变化，这些变化可以被
电路采集并处理成信号输出，从而实现对化学信息的检测。
电化学传感器的应用
电化学传感器在化学检测和环境监测中具有广泛应用。
例如，
在医疗诊断中，电化学传感器可以用于血液分析和血糖检测。
在
环境监测方面，电化学传感器可以用于检测大气中的有害气体、
水源中的重金属和污染物等。
此外，电化学传感器的快速响应、高精度、易于制备和使用的
特点，使得它在化学传感领域得到越来越广泛的应用。
例如，在
新能源领域，通过使用电化学传感器来检测燃料电池的内部反应，可用于对燃料电池进行优化和提高效率。
总之，电化学传感器作为一种新兴的化学检测技术，正逐渐成
为化学行业的重要工具，为我们的科学研究和生产生活提供了很
多方便。
电化学生物传感器概念
电化学生物传感器概念
电化学生物传感器是一种将生物分子、细胞或生物体与电化学传感器相结合的装置，用于检测和分析生物体内或生物体系中的化学物质或生物分子。
电化学生物传感器的基本原理是基于生物分子与目标分析物之间的特异性相互作用，这种相互作用可以引起电信号的变化，例如电流、电位或电阻等。
这些电信号的变化可以被电化学传感器检测到，并转化为可读的输出信号。
电化学生物传感器通常由两个主要部分组成：生物识别元件和电化学传感器。
生物识别元件可以是生物分子、细胞、组织或生物体，它们与目标分析物具有特异性相互作用。
常见的生物识别元件包括酶、抗体、核酸、细胞表面受体等。
电化学传感器则包括电极、电解质和测量电路，用于检测和转换生物识别元件与目标分析物相互作用引起的电信号。
电化学生物传感器具有高灵敏度、快速响应、选择性好、操作简便等优点，广泛应用于生物医学、环境监测、食品安全、药物研发等领域。
它们可以用于检测生物体内的生物标志物、药物、毒素、污染物等，以及在生物过程中的实时监测和控制。
随着生物技术和电化学技术的不断发展，电化学生物传感器的应用前景将越来越广阔，为生物医学、环境保护、食品安全等领域提供更灵敏、快速和准确的检测手段。
电化学传感器的原理及应用
电化学传感器的原理及应用概述电化学传感器是一种基于电化学原理的传感器，用于检测和测量各种物质的浓度、成分和其他特性。
它具有高灵敏度、快速响应、低成本和易于制造等优点，被广泛应用于化学分析、环境监测、生物医学和能源等领域。
原理电化学传感器基于电极与待测物质间的电化学反应来实现测量。
一般由工作电极、参比电极和计数电极构成。
1.工作电极：用于与待测物质发生电化学反应，并产生电荷变化。
常见的工作电极材料有铂、金、碳等。
2.参比电极：提供一个固定的电位，与工作电极形成电位差。
常用的参比电极包括银/银氯化物电极和饱和甘汞电极。
3.计数电极：用于测量电荷的变化。
常用的计数电极有电流栅电极、电位栅电极和电容栅电极。
当待测物质与工作电极接触时，会发生氧化还原反应，产生电荷变化。
这种电荷变化可以通过计数电极测量，并由电路转换为电压或电流信号，进而得到待测物质的浓度或成分。
应用电化学传感器在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见应用领域的示例：1.化学分析：电化学传感器可以用于分析和测量废水中的有机物、无机物和金属离子等化学物质的浓度。
2.环境监测：电化学传感器可以用于监测大气中的气体浓度，例如氧气、二氧化碳和氮氧化物等。
3.生物医学：电化学传感器可以用于检测和监测生物体内的生物分子，例如葡萄糖、胆固醇和DNA等。
4.能源：电化学传感器可以用于燃料电池中的氢气和氧气浓度监测，以提高燃料电池的效率和稳定性。
5.安全监测：电化学传感器可以用于监测有毒气体和爆炸性气体，以保障工业生产和人员安全。
优势和局限性电化学传感器相比其他传感器具有一些优势和局限性。
优势：•高灵敏度：电化学传感器对待测物质的浓度变化非常敏感，可以达到ppm或ppb级别的检测限。
•快速响应：电化学传感器由于其电化学原理，具有快速的响应时间，可以实现实时监测。
•低成本：与其他传感技术相比，电化学传感器的制造成本较低，广泛应用于大规模生产。
•易于制造：电化学传感器的制造工艺相对简单，可以通过成熟的微纳加工技术实现。
电化学生物传感器的研究与应用
电化学生物传感器的研究与应用随着科技的不断发展，电化学生物传感器越来越成为研究热点。
电化学生物传感器是一种能够测量生物分子浓度的技术，其具有灵敏度高、反应迅速、稳定性好等优点，在许多领域有着广泛的应用。
本文将从电化学生物传感器的基本原理、结构和应用等方面进行探讨。
一、电化学生物传感器的基本原理电化学生物传感器是一种利用电化学法测量生物物质的技术，其基本原理是利用酶或抗体等生物分子与待检测物质反应产生电化学信号，通过测量该信号的大小来判断待检测物质的浓度。
具体来说，电化学生物传感器利用一些专门设计的电化学电极，如离子选择性电极、荧光探针电极和微流控电极等，将生物分子与待检测物质反应后，产生电化学反应，并将这种反应转化为可测量的电化学信号。
二、电化学生物传感器的结构电化学生物传感器包括三个基本组成部分：生物分子识别元件、转化元件和信号测量元件。
生物分子识别元件是电化学生物传感器的最核心部分，其主要作用是对待检测物质进行识别和选择。
转化元件是将生物分子与待检测物质产生的信号转化为可测量的电化学信号，其具体形式包括电势转换元件、荧光转换元件和电流转换元件等。
信号测量元件则是将转化后的电化学信号通过电子设备或计算机等设备进行测量和分析。
三、电化学生物传感器的应用电化学生物传感器广泛应用于医药、食品、生物工程等领域。
其中，医药领域应用最为广泛。
例如，电化学生物传感器可用于血糖的测量，利用酶与葡萄糖反应后产生的电化学反应来测量血糖浓度，从而辅助糖尿病患者进行血糖监测。
此外，电化学生物传感器还可用于疾病的早期诊断和治疗等方面。
另一方面，电化学生物传感器的应用也逐渐扩展到了食品领域。
例如，电化学生物传感器可用于检测食品中的污染物，如重金属、残留农药和细菌等。
通过测量这些污染物的浓度，可以为食品安全提供有效的保障。
四、电化学生物传感器的前景电化学生物传感器具有灵敏度高、反应迅速、稳定性好等优点，在许多领域有着广泛的应用。
电化学传感器原理
电化学传感器原理电化学传感器是一种利用电化学原理来检测和测量化学物质的传感器。
它通过测量化学反应产生的电流、电压或电阻等电化学信号来实现对目标物质的定量或定性分析。
电化学传感器具有灵敏度高、响应速度快、操作简便等特点，因此在环境监测、生物医学、食品安全等领域得到了广泛的应用。
电化学传感器的原理主要包括电化学反应原理和信号检测原理两个方面。
首先，电化学传感器利用目标物质与电极表面发生的电化学反应来产生电流、电压或电阻等信号。
这些电化学反应可以分为氧化还原反应、离子传递反应和化学吸附反应等。
其次，电化学传感器通过电极和电解质溶液之间的界面来检测和测量电化学反应产生的信号。
电极的选择、电解质的配制以及信号的放大和处理等环节都对电化学传感器的性能有着重要的影响。
在电化学传感器的设计中，电极是至关重要的部分。
常见的电极包括工作电极、参比电极和计时电极。
工作电极是与目标物质发生电化学反应的电极，它的表面通常涂有特定的催化剂或选择性膜以增强对目标物质的选择性和灵敏度；参比电极是用来提供一个稳定的电位作为参考的电极，它的电位对于测量信号的稳定性和准确性至关重要；计时电极则是用来测量电化学反应的时间，从而确定反应动力学参数。
这三种电极共同构成了电化学传感器的核心部分。
另外，电解质溶液的选择和配制也对电化学传感器的性能有着重要的影响。
合适的电解质溶液可以提供良好的离子传输通道，维持电极表面的清洁和稳定，从而保证电化学反应的准确性和可重复性。
同时，信号的放大和处理技术也是电化学传感器设计中不可或缺的一部分。
合理的信号放大和处理技术可以提高信噪比，降低干扰，从而提高电化学传感器的灵敏度和稳定性。
总的来说，电化学传感器的原理涉及电化学反应和信号检测两个方面，其中电极的设计、电解质溶液的选择和配制以及信号的放大和处理技术是影响电化学传感器性能的关键因素。
通过不断的研究和创新，电化学传感器在化学分析、环境监测、生物医学和食品安全等领域的应用前景将会更加广阔。
电化学传感器原理
电化学传感器原理电化学传感器是一种利用电化学原理来检测和测量化学物质浓度的传感器。
它通过将化学反应产生的电流或电压信号转化为目标物质浓度的测量结果，具有灵敏度高、响应速度快、操作简便等优点，因此在环境监测、生物医学、工业生产等领域得到了广泛的应用。
电化学传感器的工作原理主要包括电化学反应和电化学测量两个方面。
电化学反应是指传感器与目标物质发生化学反应，产生电流或电压信号；而电化学测量则是利用电化学方法来测量产生的电信号，从而得到目标物质浓度的信息。
在电化学反应方面，电化学传感器通常采用特定的电极材料和电解质溶液来与目标物质进行反应。
其中，工作电极是电化学传感器中最关键的部分，它通常由感测膜、传感层和电极材料组成。
感测膜是用于选择性地吸附目标物质的薄膜材料，传感层是用于传递电子或离子的介质，而电极材料则是用于产生电流或电压信号的材料。
当目标物质与感测膜发生化学反应时，会在电极表面产生电流或电压信号，这一信号与目标物质的浓度成正比。
而在电化学测量方面，电化学传感器通常采用电化学工作站或电化学分析仪来进行测量。
电化学工作站通过控制电极之间的电压或电流，使得电化学反应在规定的条件下进行，从而得到稳定的电流或电压信号。
而电化学分析仪则是用于测量和记录电流或电压信号的仪器，它可以通过计算机软件进行数据处理和分析，得到目标物质的浓度信息。
电化学传感器的优点在于其灵敏度高、响应速度快、操作简便等特点，使得它在环境监测、生物医学、工业生产等领域得到了广泛的应用。
例如，在环境监测方面，电化学传感器可以用于检测大气中的有害气体、水体中的重金属离子等污染物质；在生物医学方面，电化学传感器可以用于检测血液中的葡萄糖、尿液中的尿素等生物标志物；在工业生产方面，电化学传感器可以用于监测化工生产过程中的反应物质浓度、产品质量等。
总之，电化学传感器作为一种重要的化学传感器，具有灵敏度高、响应速度快、操作简便等优点，因此在环境监测、生物医学、工业生产等领域得到了广泛的应用。
电化学传感器原理及应用
电化学传感器原理及应用电化学传感器是一种基于电化学原理的传感器，通过测量电化学反应所产生的电流或电势来检测和分析目标物质。
它具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等特点，广泛应用于环境监测、生物医学、食品安全等领域。
电化学传感器的原理是利用电化学反应的特性来实现对目标物质的测量。
常见的电化学反应包括氧化还原反应、酸碱中和反应等。
当目标物质与传感器中的电极接触时，会发生特定的电化学反应，产生一定的电流或电势信号。
通过测量这些信号的大小，就可以确定目标物质的浓度或其他相关信息。
电化学传感器通常由电极、电解质和信号处理系统组成。
电极是传感器的核心部分，它负责与目标物质进行反应，并将反应转化为电信号。
电解质提供传导离子的介质，促进电化学反应的进行。
信号处理系统则负责接收和处理电信号，将其转化为可读的信息，如浓度值或质量浓度。
电化学传感器具有多种应用。
在环境监测领域，电化学传感器可以用于检测大气中的有害气体、水体中的重金属离子等。
通过监测这些目标物质的浓度，可以及时发现环境污染问题，保护生态环境。
在生物医学领域，电化学传感器可用于检测生物体内的代谢产物、药物浓度等。
这对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。
在食品安全领域，电化学传感器可用于检测食品中的有害物质、添加剂、农药残留等。
这有助于保障食品质量和消费者的健康。
电化学传感器具有许多优点。
首先，它具有非常高的灵敏度，能够检测到非常低浓度的目标物质。
其次，电化学传感器具有良好的选择性，可以通过选择合适的电极材料和反应条件，实现对特定物质的选择性检测。
此外，电化学传感器响应速度快，可以实现即时监测和实时数据传输。
另外，电化学传感器制备简单、成本较低，具有较好的可重复性和稳定性。
然而，电化学传感器也存在一些限制。
首先，电化学传感器对环境条件较为敏感，如温度、湿度等因素会对测量结果产生影响。
其次，电化学传感器对目标物质的浓度范围有一定限制，过高或过低的浓度都会影响测量的准确性。
电化学传感器
电化学传感器电化学传感器电化学传感器是一种基于电化学原理的传感器，能够将化学反应转化为电信号来检测和测量目标化合物的浓度或活性。
电化学传感器具有灵敏度高、响应速度快、选择性好等优点，在环境监测、生物医学、工业生产等领域有着广泛的应用。
一、电化学传感器的原理电化学传感器的工作原理基于电化学反应，通过利用电极表面发生的氧化还原反应来检测和测量目标化合物。
常用的电化学传感器主要有离子选择电极、氧气传感器、氢离子传感器等。
离子选择电极是一种用于检测溶液中特定离子浓度的电化学传感器。
其工作原理是利用电极表面的特定离子选择性膜和内部的参比电极构建一个离子电池。
当待测溶液中的特定离子浓度发生变化时，会引起电极表面的氧化还原反应，从而产生电信号。
通过测量电信号的变化，可以准确地测量溶液中特定离子的浓度。
氧气传感器是一种用于测量气体中溶解氧浓度的电化学传感器。
其工作原理是利用氧传感器中的阴阳两极电极间的电势差来测量溶解氧浓度的变化。
当溶液中的溶解氧浓度改变时，电极表面的氧化还原反应也会发生变化，进而引起电势差的变化，从而实现对溶解氧浓度的测量。
氢离子传感器是一种用于测量溶液中酸碱度的电化学传感器。
其工作原理是利用氢离子电极和参比电极之间的电势差来测量溶液的酸碱度。
当溶液中的酸碱度发生变化时，电极表面的氧化还原反应也会随之改变，进而引起电势差的变化，从而实现对溶液酸碱度的测量。
二、电化学传感器的优点和应用电化学传感器具有许多优点，包括灵敏度高、响应速度快、选择性好等。
这些优点使得电化学传感器在许多领域得到广泛应用。
在环境监测方面，电化学传感器可以用于检测和测量大气中的污染物、水体中的有害物质、土壤中的重金属等。
通过测量目标化合物的浓度和活性，可以实时监测环境中的污染程度，从而采取相应的措施进行治理。
在生物医学领域，电化学传感器可以用于检测和测量人体液中的生物标志物、药物浓度等。
例如，血糖传感器可以实时监测糖尿病患者的血糖水平，为糖尿病的治疗提供参考。
电化学传感器在环境监测中的应用
电化学传感器在环境监测中的应用近年来，环境污染问题引起了人们的广泛关注。
空气污染、水质污染等问题已成为影响人们健康的重要因素。
如何及时准确地监测环境污染物的浓度成为了环保领域研究的热点。
电化学传感器作为一种智能化的监测手段，逐渐被广泛应用于环境检测中。
本文将介绍电化学传感器的基本原理和其在环境监测中的应用。
一、电化学传感器的基本原理电化学传感器是一种利用电化学反应产生的电流、电位或锐度来检测化学物质的浓度的传感器。
在电化学传感器中，最基本的组成部分是电极，电极一般由工作电极、参比电极和对电极组成。
其中，工作电极是检测化学物质的浓度的电极；参比电极是指用来比较工作电极电位的电极；对电极用来补偿环境干扰和工作电极产生的过电位。
电化学传感器是一种基于电化学原理的传感器。
当化学物质与电极接触时，会发生电化学反应，电极会产生电流、电势或锐度的变化。
这些变化会随着化学物质浓度的变化而变化。
利用这些变化，可以测定化学物质的浓度。
二、1、水质监测水质污染已成为当前环境污染的主要形式之一。
因此，水质监测变得越来越重要。
利用电化学传感器，可以实时监测水质中化学物质的浓度。
例如，氨氮传感器、硫酸盐传感器、氯化物传感器等传感器，可以检测水质中的不同化学物质浓度。
在水污染事件发生时，这些传感器能够及时发现异常情况，并及时发出警报。
2、空气质量监测随着工业化进程的加速，空气污染问题越来越严重。
电化学传感器也可以用来检测空气中化学物质的浓度。
例如，一氧化碳传感器、二氧化氮传感器、臭氧传感器等传感器，可以随时监测空气中的特定化学物质的浓度。
这些传感器的使用可以帮助政府和公众了解空气质量状况，并针对性地采取措施减少空气污染。
3、土壤质量监测土壤污染是影响人们生活环境和健康的重要问题之一。
电化学传感器可以用于监测土壤中重金属、氟离子等化学物质的浓度。
如铝离子传感器，可以检测土壤中铝离子的浓度，从而评估土壤的肥力和污染情况。
利用电化学传感器分析土壤样品，可以及时发现土壤污染，并采取措施降低土壤污染带来的危害。
化学传感器的原理与应用
化学传感器的原理与应用化学传感器是一种能够将化学信息转变为可观测信号的装置，具有在化学分析、环境监测、生命科学和医学诊断等领域中广泛应用的潜力。
本文将探讨化学传感器的原理和应用，帮助读者更好地了解和运用这一技术。
一、化学传感器的原理1. 敏感元件化学传感器的核心部分是敏感元件，它能够与目标化学物质发生特异性的相互作用。
敏感元件通常由材料构成，如聚合物、金属氧化物或生物分子等。
这些材料可通过吸附、化学反应或生物识别等方式与目标化学物质发生相应的变化。
2. 信号转换化学传感器将敏感元件与信号转换器进行接触，将化学变化转变为可测量的信号。
信号转换器可以是电化学传感器、光学传感器或质量传感器等。
通过信号转换器，化学传感器能够将目标化学物质的特征转化为电流、光强度或质量变化等可测量的信号输出。
3. 信号处理与分析信号输出被传至信号处理器中，以便进一步提取和分析有关样品的信息。
信号处理器可以是微处理器、计算机或专用的信号分析仪器。
通过对信号的处理和分析，可以获得目标化学物质的浓度、性质或其他重要参数的定量或定性信息。
二、化学传感器的应用1. 化学分析化学传感器在化学分析领域中具有广泛应用。
通过检测样品中的目标化学物质，化学传感器能够实现样品分析、质量控制和过程监测等。
例如，pH传感器用于测定溶液的酸碱度，气体传感器用于检测空气中的气体浓度。
2. 环境监测化学传感器在环境监测中起着重要作用。
它们能够检测空气中的有害气体、水体中的污染物以及土壤中的重金属等。
通过实时监测和快速响应，化学传感器可以提供及时的环境信息，帮助采取有效的环境保护和治理措施。
3. 生命科学化学传感器在生命科学领域中有着广泛的应用前景。
例如，生物传感器可用于检测生物标志物，如血糖、蛋白质和DNA等。
这些传感器能够提供准确和快速的生物分子分析结果，有助于疾病的早期诊断和治疗。
4. 医学诊断化学传感器在医学诊断中具有巨大潜力。
它们可以被用于检测血液中的药物、代谢产物和生化指标等。
电化学传感器技术在分析检测中的应用研究
电化学传感器技术在分析检测中的应用研究随着社会的发展和生活水平的提高，人们对质量和安全性的要求也越来越高。
而在分析检测领域，电化学传感器技术已经成为了一种重要且实用的手段。
本文将从电化学传感器的基本原理入手，阐述其在分析检测中的应用研究。
一、电化学传感器的基本原理电化学传感器是一种使用电化学方法进行物质检测的传感器，其基本原理与电化学分析技术相关。
其原理可简单概括为：利用电极与被检物质发生反应的电化学信号，将物质浓度转化为电量测量。
而电化学传感器包括电极和转换器两部分组成。
其中，电极主要是通过电化学探头将化学反应转换为电信号；而转换器则是将电极测量到的微小信号，通过透明电介质和覆盖层等转换成数字信号。
二、电化学传感器在环境检测中的应用1.水中污染物检测电化学传感器技术在水体污染监测中具有很大的应用前景。
例如在水中氧化还原电位检测方面，通过测量电化学池中金属电极上被氧化还原的气体的释放，可以衡量水中的有机和无机污染物的数量。
因此，该技术被广泛用于水体污染监测和水质测量研究中。
2.食品中有害物质的检测食品质检是为了保障公众健康而进行的重要工作。
而电化学传感器技术在食品中有害物质检测方面也表现出极高的准确性和灵敏度。
例如对食品中的大肠杆菌、沙门氏菌、霉菌等进行检测，都可以使用电化学传感器技术来进行准确测量。
3.空气中污染物检测空气中污染物不仅对人体健康有很大的危害，同时也会对环境产生重大影响。
在这种情况下，电化学传感器技术也为空气中污染物检测提供了便利条件。
利用电极传感器对空气中有害物质的检测，可以高效准确地对空气质量进行监测。
三、电化学传感器技术的发展趋势随着科技的不断进步和应用领域的不断拓宽，电化学传感器技术的应用也在不断发展。
其中，固体电化学传感器技术和纳米电化学传感器技术是目前比较热门的发展方向。
而在设计方面，还需要更好地发挥三维电化学系统和纳米电化学系统的优势，从而提高传感器系统的灵敏度和稳定性。
化学传感器的原理与应用
化学传感器的原理与应用随着科技的不断发展，传感技术也越来越先进，其中化学传感器就是其中的一种。
化学传感器基于化学反应原理，可以检测特定物质的存在、浓度等参数，广泛应用于环境监测、医疗诊断、食品安全等领域。
本文将详细介绍化学传感器的原理与应用。
一、化学传感器的原理化学传感器是基于“信号转换”原理的一种传感器。
其原理是通过化学反应或物理现象等将被检测物质的信息转换成电信号，并通过器件将电信号变成可读取的数字或信号。
化学传感器具有高灵敏度、高选择性和实时性等特点，是目前应用最广泛的检测技术之一。
化学传感器的基本构成包括传感元件和信号转换电路。
传感元件是化学反应原理的核心，它们通过物理或化学反应与被检测物质相互作用，使其发生变化。
信号转换电路则是将传感元件的变化转换成电信号的部分，采用传感器芯片、放大器、数字信号处理器等器件组成。
在实际应用中，根据被检测物质的不同，化学传感器可分为电化学传感器、光学传感器和生物传感器等多种形式。
1. 电化学传感器电化学传感器是测量电化学反应物质的浓度和电位的传感器。
它采用电化学技术，将被检测物质与电极之间发生的电化学反应转换成电信号。
电化学传感器广泛应用于环境监测、食品安全等领域。
2. 光学传感器光学传感器是通过光学原理测量物质浓度的传感器。
通过被检测物质与化学试剂或光子器件的相互作用，发生化学或物理变化，使光的属性发生变化，进而检测被检测物质的浓度。
光学传感器广泛应用于制药、医疗等领域。
3. 生物传感器生物传感器是通过生物分子与有机物分子相互作用，使传感元件发生变化，并将变化转换成电信号的传感器。
它具有特异性和高灵敏度，可用于医疗检测、环境监测、食品安全等领域。
二、化学传感器的应用1. 环境监测化学传感器在环境监测领域应用广泛。
它们可以测量大气中的有害气体（如CO2、SO2等）、水体中的污染物等，并及时反馈异常情况，保障环境安全。
2. 医疗诊断化学传感器可配合生物传感器一起应用于医疗诊断中。
电化学传感器在生命科学中的应用
电化学传感器在生命科学中的应用电化学传感器是一种可以将化学信息转化为电信号的传感器，它的原理是基于化学反应导致的电流变化。
这种传感器在各个领域都有广泛的应用，其中在生命科学中的应用尤为重要。
本文将从生命科学的角度出发，探讨电化学传感器在生命科学中的应用。
1. 电化学传感器的基本原理电化学传感器可以通过电化学原理对样品中的化学成分进行检测。
它是基于物质在电极上发生的电化学反应而产生电流信号的。
电化学传感器主要包括三个部分：电极、测量电路和信号处理器。
其中，电极是传感器最为重要的部分，它是通过电化学过程来实现对化学成分测定的。
电极的种类多种多样，常见的有金属电极、半导体电极和纳米电极等。
当样品中的成分与电极表面发生反应时，电化学反应产生的电荷将传递到电路中，测量电路将这些信号转换为电压信号，而信号处理器则可以将这些信号转换为数字信号，以方便数据分析和处理。
2. 电化学传感器在生命科学中的应用由于电化学传感器能够对药物、生物分子以及生命体内的代谢产物等进行快速、准确、灵敏的检测，因此在生命科学领域中应用广泛。
2.1 药物筛选药物筛选是制药研究的重要环节之一，电化学传感器可以通过检测药物在细胞中的反应产生的电信号来判断药物的相互作用和功效。
例如，可用于检测钾离子、钠离子和钙离子等药物作用于细胞膜的变化，同时还可以检测其中一些药物的生物活性，如具有抑制蛋白质酶或促进或抑制细胞生长的作用。
因此，电化学传感器在药物筛选中具有重要的应用价值。
2.2 生物分子检测生物分子检测是一项用于研究生物分子的组成和性质的技术。
电化学传感器是生物分子检测领域中不可缺少的一种工具。
例如，糖类、氨基酸和蛋白质等生物分子的含量和性质可以通过改变生物分子与传感器表面的接触程度来检测。
同时，可用于检测生物分子的特异性结合和酶催化等化学反应。
2.3 生命体内代谢产物检测代谢产物是人体解决食物、水、氧气和药物等外界刺激产生的产物。
电化学传感器可以通过检测代谢产物的电位变化来监测身体代谢的状态。
电化学脱氧核糖核酸传感器进展
・综 述・电化学脱氧核糖核酸传感器进展Ξ李 红a,b,计亮年a(a中山大学化学与化学工程学院 广州 510275;b华南师范大学化学系 广州 510631) 电化学DNA传感器的发展在过去短短几年里倍受重视[1]。
它是一种全新的特定DNA序列(基因)检测技术,它与通常的标记(放射性同位素标记,荧光标记等)探针技术相比,具有选择性好、灵敏度高、响应快、操作简便、价格低廉等特点,可望用于临床上基因疾病的快速检验,用于探讨各种因素引起DNA损伤的程度和可能的突变机理,用于以DNA为作用靶的药物研究。
因此,虽然电化学DNA 传感器才有几年的历史,但已有了很大的进展。
本文将对电化学DNA传感器研究进展进行评述。
1 电化学DNA传感器原理电化学DNA传感器是由一个支持DNA片段(探针)的电极和检测用的电活性杂交指示剂(hy2 bridization indicator)构成。
DNA探针是单链DNA (ssDNA)片段(或者一整条链),长度从十几个到上千个核苷酸不等,它与靶序列(target sequence)是互补的,一般多采用人工合成的短的寡聚脱氧核苷酸作为DNA探针。
通常是将ssDNA(探针分子)修饰到电极表面构成DNA修饰电极。
由于ssDNA与其互补靶系列杂交具有高度的序列选择性,使得这种ssDNA修饰电极呈现极强的分子识别功能。
在适当的温度、pH、离子强度下,电极表面的DNA探针分子能与靶序列选择性地杂交,形成双链DNA(dsD2 NA),从而导致电极表面结构的改变。
这种杂交前后的结构差异,可以通过具有电活性的杂交指示剂来识别,这样便达到了检测靶序列(或特定基因)的目的。
2 DNA修饰电极的制备及其特点DNA修饰电极所使用的基底电极有玻碳电极,金电极,碳糊电极和裂解石墨电极等。
目前制DNA 修饰电极主要有3种方法:吸附法、共价键合法和组合法。
211 吸附法21111 化学吸附法Joseph Wang等[1,2]发展了一种简单DNA修饰电极的方法。
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脱氧核糖核酸电化学传感器的原理及其应用陆晓军 鞠 先3(南京大学化学系,配位化学国家重点实验室,南京210093)摘 要 对电化学DNA 传感器的组成及其在DNA 损伤研究、环境污染监控、病原基因检测、基因疾病诊断和药物机理分析等方面的应用进行了总结,并对其发展趋势进行了评述。
关键词 电化学脱氧核糖核酸传感器,脱氧核糖核酸,评述 2001212229收稿;2002206206接受本文系国家自然科学基金资助课题(N o.29975013)1 引 言随着人类基因工程的迅速发展,传统的生化方法已不能满足需要,许多新的分析方法和检测器件应运而生,DNA 传感器便是其中之一。
DNA 传感器的基本原理是检测由DNA 探针所提供的分子识别过程,并通过一个换能器将检测结果转化为可识别信号。
DNA 传感器种类很多,按换能方法分类,主要有光纤荧光法[1,2]、假布儒斯特角反射法[3]、表面等离子共振法[4]、压电共振法[5,6]、石英晶体微天平法[7,8]、表面声波法[9,10]、化学发光法[11,12]、电位滴定法[13,14]、阻抗谱法[15,16]、电容法[17]和伏安法[18～22]等。
其中,基于电化学换能方法的DNA 传感器因其体积小、花费低和易微型化等特点而备受人们青睐。
有关DNA传感器的评论文章近年来已有报道[23～26]。
1997年翟俊辉等[23]和朱滨等[24]曾对DNA 传感器作过总结,庞代文等[25]和彭图治等[26]也分别对电化学DNA 传感器的基本结构和性能作了评述。
本文着重对电化学DNA 传感器的原理和应用研究进展进行综述。
2 DNA 电化学传感器的原理电化学DNA 传感器一般由一个固定DNA 片段的电极和用于检测的电活性杂交指示剂构成[25]。
在适当条件下,利用两条互补的DNA 单链间的特异性相互作用,使电极表面上已知序列的DNA 片段(DNA 探针)与溶液中的待测序列DNA (靶序列)发生杂交,通过杂交前后电活性指示剂的电化学响应的变化进行测定;或使电极表面的靶序列与溶液中的已标记电化学活性物质的DNA 探针杂交[27]来测定靶序列。
在电极表面的DNA 双螺旋结构形成后,该传感器还可用于检测那些与DNA 双链有着特殊亲和力的电活性小分子。
2.1 基底电极有关核酸的电化学研究早在40多年前就已见报道[28,29],当时所使用的电极是滴汞电极。
70年代,悬汞电极[30,31]和碳电极[32]的使用使DNA 的电化学研究得以深入。
80年代末,Pale ˇek 等利用核酸修饰汞电极,将核酸伏安分析的灵敏度提高了几个数量级[33～37]。
核酸修饰汞电极主要利用DNA 在汞表面的吸附进行痕量RNA 、超螺旋DNA 及DNA 损伤的检测[38]。
由于疏水性碱基与汞电极疏水性表面之间强烈的相互作用,导致电极表面的DNA 探针无法与靶序列杂交[39],限制了汞电极在核酸分析中的应用。
为了解决这个问题,人们将目光转向固体电极。
常用于这一领域的电极为金电极和碳电极。
Millan 等在1993年就已利用玻碳电极获得了具有序列选择性的电化学DNA 传感器[22];随后,Hashim oto 等发展了一种基于金电极的基因检测传感器[18]。
其它碳材料如石墨电极[40]、碳糊电极[41]和石墨印刷电极[42]等也分别被用于DNA 传感器的研制。
近年来,将Pt 电极用作电化学DNA 传感器的研究也见报道[43],Napier 等则利用尼龙和硝化纤维聚合物修饰的锡掺杂的铟氧化物电极来测定DNA 上鸟嘌呤的电催化氧化[44]。
第31卷2003年1月 分析化学(FE NXI H UAX UE ) 评述与进展Chinese Journal of Analytical Chemistry 第1期110～1152.2 DNA 探针及其固定目前所使用的DNA 探针大多为人工合成的短链DNA ,其长度从十几个碱基到上千个碱基不等,一般是使用已被公认的可识别出靶序列所需的最短序列。
天然DNA 用作探针的应用则较少,庞代文等曾对天然小牛胸腺DNA 在玻碳电极、铂电极和金电极上的固定及修饰电极的性质进行了系统的研究[45～49]。
DNA 探针在电极上的固定是电化学DNA 传感器制备中的关键步骤,Palanti 等曾对固定化方法进行过总结[50],如吸附法、生物素2亲和素法及共价键合法等。
在这些修饰方法中吸附法是最简单的,一般是直接将DNA 溶液滴涂在裸电极上[46],或者将电极浸入DNA 溶液中在一定电压下富集[51～52]。
但是,吸附法固定的DNA 在杂交过程中可能脱附,且该方法易扭曲DNA 的结构,造成固定DNA 的无法接近和不正确杂交,因而吸附法并没有成为DNA 杂交传感器制备的主要方法。
Fang 等曾利用生物素2亲和素之间特殊的相互作用将生物素标记单链DNA 分子固定到修饰有亲和素的固体表面[53];K rull 等将单链DNA 的端基衍生上C 16烷基,然后通过LB 膜技术固定DNA 探针[54～56];而G arnier 等则利用吡咯的电聚合进行DNA 探针的固定[57]。
目前,共价键合法已普遍用于DNA 杂交传感器的研制。
根据不同的电极表面,可采用不同的键合方法。
对于玻碳电极,一般可先将电极表面氧化生成羧基,再在水溶性碳二亚胺(E DC )、N 2烷基磺基琥珀酰亚胺(NHS )等偶联活化剂的帮助下将单链DNA 固定于电极表面[22]。
碳电极的表面氧化则有多种方法,如高锰酸钾湿法氧化、氧等离子体处理或电化学氧化处理等。
对于碳糊电极,可在碳粉中预先掺入一些添加物,如十八烷基胺或十八烷基酸[21]等,再通过添加物上的官能团键合DNA 。
DNA 在金电极上的固定主要是利用Au 2S 键,一种方法是将DNA 链端巯基化[18,58,59],另一种方法是在金电极表面形成具有特殊官能团的巯基自组装单层,再共价键合DNA 分子[45,48,60]。
庞代文等曾将巯基乙醇、半胱胺和巯基丙酸3种具有不同官能团的硫化物自组装单层用于DNA 的固定,指出巯基乙醇修饰单层是3者中效果最好的DNA 固定基底[48]。
2.3 电活性指示剂根据与固定DNA 之间的关系,电活性杂交指示剂可分为内部和外部指示剂两类。
所谓内部电活性指示剂是利用DNA 分子中碱基或其它修饰基团的电活性进行检测。
众所周知,虽然DNA 链的脱氧核糖和磷酸骨架均是电化学非活性,但是鸟嘌呤和腺嘌呤的氧化电位却在碳电极的电化学窗口之内[61]。
Wang 等用肌苷代替DNA 探针中的鸟嘌呤来消除探针中鸟嘌呤的氧化峰,然后利用探针与靶序列杂交后出现的鸟嘌呤的氧化峰进行检测[62]。
方禹之等在靶序列DNA 的末端衍生二茂铁基团,通过检测二茂铁电化学信号的有无来表征杂交事件的发生与否[63]。
Lumley 2W oodear 等则在待测DNA 链端衍生辣根过氧化酶,一旦进行杂交反应,修饰电极便能催化过氧化氢的电化学还原[64]。
另一种内部指示剂法是三明治法,它先将待测的长链DNA 与固定化的短链探针杂交,然后再让长链上未杂交部分与修饰有电活性标记物的短链DNA 杂交,从而进行电化学检测[65]。
内部指示剂在灵敏度和选择性上有一定的优势,但其探针的合成步骤较繁琐,因而目前在电化学DNA 传感器领域占主导地位的仍然是外部指示剂法。
外部指示剂是指那些能与DNA 单、双链以不同作用方式结合的电活性小分子,大致可分为两类:一类是过渡金属的络合物,主要有Pt 、Ru 、C o 、Fe 和Os 等金属的络合物[66～71];另一类为杂环有机化合物,如乙锭、蒽类、吩噻嗪、吖啶及苯甲基紫罗碱等[72～76]。
Pyle 等曾对指示剂与DNA 结合的不同影响因素进行过研究,如几何形状、分子大小、疏水性和形成氢键的能力等,他们认为分子几何形状的影响最为重要[68]。
Hashim oto 等在比较众多电活性指示剂在热解石墨电极上的伏安性质之后,指出道诺霉素有合适的氧化还原电位,较高的电流密度且对单、双链DNA 有不同的响应电位,所以是一种最理想的DNA 杂交指示剂[19]。
Aslanoglu 等重点研究了金属络合物的离子电荷、几何形状和配体对键合常数与键合位点数的影响,同时指出微电极在研究金属络合物与DNA 相互作用方面有着常规电极无可比拟的优势[77]。
3 电化学DNA 传感器的应用核酸是已被广泛应用的分子识别工具[78],基于核酸识别的电化学DNA 传感器的应用已涉及环境、医药、食品等诸多领域。
大致包括DNA 损伤研究、环境污染监控、病原基因检测、基因疾病诊断、药物机111第1期陆晓军等:脱氧核糖核酸电化学传感器的原理及其应用 理分析等几个方面。
3.1 DNA损伤研究DNA损伤是指由于化学物质的作用或受辐射而引起的DNA磷酸核糖骨架的断裂,磷酸、核糖或碱基的损伤等。
DNA损伤种类繁多,仅氧化损伤一类,目前已证实的就有100多种[79]。
由于DNA损伤会极大地扰乱生物体正常的生理活动,所以,很久以来就是生化研究的一个重点。
Palecˇek等曾在1996年[80]和1998年[81]两次对用于DNA损伤研究的DNA传感器进行了综述,并认为基于汞电极的传感器最适合于DNA损伤的研究。
2000年,他们又用悬汞电极发展了一种新的DNA传感器用于监控由Fenton 反应所造成的DNA链的断裂[82]。
3.2 环境污染监控众所周知,许多环境污染物的毒性就表现在它们与DNA间的相互作用,因此,DNA传感器可被用于环境中污染物的监控。
Wang等在1997年曾对这一方面的发展进行了综述[83],提出了3种检测方案:⑴利用固定的双链DNA修饰层使电活性污染物在电极上优先富集;⑵检测由污染物键合引起的电极表面修饰核酸内在氧化信号的改变;⑶对于非电活性的分析物,可通过它与一电活性物质在DNA修饰电极表面的结合竞争来进行测定。
其后,K rull等又利用基于双层类脂膜(BLMs)的电化学DNA传感器来检测环境中黄曲霉素M1[54]和肼类物质[55],其中黄曲霉素M1的检测限达到0.5mm olΠL,而肼类物质的检测限更达到μgΠL级。
3.3 病原基因检测人类的许多传染性疾病是由环境中的病毒、病菌或寄生虫引起的,所以,病原基因的测定也是电化学DNA传感器的一个重要研究领域。
例如,在发展中国家每天约有11000名儿童死于由隐孢子虫引起的腹泻,Wang等利用一段38个碱基的低聚核苷酸探针制备了一种隐孢子虫DNA传感器,通过计时电位溶出法检测,检测限可达到ng级[84]。
同样的方法也可被用于检测大肠杆菌[85]、爱滋病毒[86]和结核杆菌[87]等。
Ozs oz等研制出一种乙肝病毒DNA传感器,用示差脉冲伏安法验证了该传感器对特定序列DNA片断的选择性[88]。