一种基于电化学方法检测谷胱甘肽的生物传感器的制备与研究
电化学生物传感器的研究与应用现状
电化学生物传感器的研究与应用现状电化学生物传感器的研究目前主要集中在三个方向：传感器构建、信号放大和检测仪器的开发。
传感器构建主要包括生物识别分子的修饰和载体材料的选择。
生物识别分子可以是抗体、酶、DNA等，通过与目标物质的特异性相互作用，实现对目标物质的检测。
载体材料选择需要考虑电化学活性、生物兼容性、稳定性等因素，常见的载体材料有玻碳电极、金属薄膜等。
信号放大主要通过引入纳米材料、纳米结构或功能材料，增强电化学传感器的灵敏度。
检测仪器的开发旨在提高传感器的检测性能和实用性，主要包括微流控技术、传感器阵列和便携式检测仪器等。
电化学生物传感器在医学诊断领域的应用已经取得了重要进展。
例如，血糖仪是最常见的电化学生物传感器之一，用于测试血液中的葡萄糖含量，对糖尿病患者的日常管理起到了重要作用。
此外，电化学生物传感器还可以用于监测血清中的肿瘤标志物、心肌酶等，辅助临床诊断，提高疾病的早期诊断率。
在食品安全方面，电化学生物传感器也发挥着重要作用。
传统的食品检测方法通常需要昂贵的仪器设备和复杂的分析程序，而电化学生物传感器则具有快速、灵敏和简单的优点。
通过检测食品样品中的有害物质，例如重金属、农药残留和毒素等，电化学生物传感器能够有效地保证食品安全，减少食品中的有害物质对人体的危害。
此外，电化学生物传感器还被广泛应用于环境监测。
例如，可以利用电化学生物传感器检测水体中的有毒金属离子、有机物污染物等，为环境污染监控提供有效手段。
另外，电化学生物传感器还可以用于检测空气中的污染物，例如二氧化硫、氮氧化物等，为空气质量监测提供帮助。
总之，电化学生物传感器是一种有着广泛应用前景的检测技术。
随着传感器构建、信号放大和检测仪器的不断改进和创新，电化学生物传感器将在医学诊断、食品安全、环境监测等领域发挥更加重要的作用。
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用于检测生物分子及其相互作用等生化
过程的一种分析仪器。
其工作原理基于生物体系内化学反应所产生的
电子转移过程，采用电化学信号进行检测和分析。
通俗地说，其核心
是将生物分子与电化学检测相结合，利用电化学反应的变化来检测生
物分子的存在而产生信号。
具体来说，电化学生物传感器的工作原理主要分为以下几个步骤：
1. 生物识别分析：选择适当的生物识别，如酶、抗体、DNA等，
与待测分子相互作用，产生一个特定的生物电化学反应。
2. 转化信号：生物分子的特异性与电化学传感器的变化相联系，
产生相应的电化学信号（如电流、电势等），经过相应的检测方式转
化成数字信号。
3. 分析测量：通过电化学测量、分析、计算等方式计算出待测物
质的浓度或其他相关参数。
总体上，电化学生物传感器的工作原理是将待测生物分子与特异
的分析生物识别物相结合，转化为与电化学传感器相联系的电化学信号，从而实现对于待测物的定量分析。
在实际应用中，该技术常用于
生物医学检测、生态环境检测等领域。
电化学传感器的原理与应用
电化学传感器的原理与应用电化学传感器是一种利用化合物在电化学反应过程中的电流、电势或荧光等性质来检测化合物浓度的敏感元件。
它具有高灵敏度、选择性好、响应速度快等特点，在环境监测、生化分析、临床诊断、工业生产等方面具有广泛的应用前景。
一、电化学传感器的原理电化学传感器的原理基于化学之间的电化学反应。
它通过在电化学电极上测量反应中产生的电信号，来测量被检测物质的浓度。
这种电化学反应的种类包括氧化还原反应、电解反应、阳极氧化、阴极还原等。
电化学传感器的信号来源于化学反应过程中涉及的电离的离子和电子。
电化学传感器的组成通常包括电极、电解质、支持电解质、反应层等几个部分。
其中，电极是将待测物质作用在电极表面的方法；电解质是将待测物质溶解在其中，以便反应；支持电解质是电化学反应需要的溶液；反应层是用于将待测物质与电极接触的化学物质层。
二、电化学传感器的类别电化学传感器的类型和应用领域广泛，可分为离子选择性电极、电化学氧化还原电池、阴极还原电极、基于荧光和表面增强拉曼散射等。
1、离子选择性电极离子选择性电极是用分子物质选择性地响应单一离子而制成的。
这种电极通常由吸附于非活性载体上的有机高分子构成。
具有高离子选择性的成分称为配合剂，化合物中的离子由这种配合剂吸附。
这种电极以有机物材料为基础，响应于特定的离子，如氢离子、钾离子和钠离子等。
2、氧化还原电池电化学氧化还原反应是一种反应产生电子和化合物的反应，也是电化学传感器的重要原理。
其中的典型应用是基于氧化还原反应的谷胱甘肽电化学传感器，以及测量血液氧气分压的氧化还原电池。
3、阴极还原电极阴极还原电极是由具有还原性反应的物种和反应性应答层建立的。
这种电极通常涉及还原的氢离子和氧分子这样的络合物。
在航天器上使用的氧气传感器是基于阴极还原电极的。
4、基于荧光和表面增强拉曼散射的电化学传感器基于荧光的电化学传感器主要是利用化学反应产生的荧光信号变化来检测化合物的浓度。
它具有高灵敏度、选择性好、响应速度快等特点，在生化分析和临床诊断中具有广泛应用。
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。
电化学生物传感器技术的应用
电化学生物传感器技术的应用电化学生物传感器技术是一种介于电子工程、化学和生物学之间的交叉学科技术，它结合了化学生物学和电化学技术，开发出一种新型的分析仪器，被广泛应用于医疗、食品安全监测、环境监测和生命科学等领域。
本文将从基本概念、应用领域和技术挑战等方面进行简单介绍。
一、基本概念电化学生物传感器技术是一种基于电化学理论和生物学原理的新型传感技术，它是一种集电化学和生物学于一体的传感器技术，通过将某种感测生物分子（如酶、抗体、核酸等）与电极表面上的识别元素（如导电聚合物、离子交换膜、金属粒子等）结合起来，构建电化学传感器，利用生物分子在电化学电极表面上的特异性识别作用，对生物目标物进行检测。
通过获得电化学信号的变化，实现对物质浓度、生理状态、生物反应等生物信息的检测和分析。
二、应用领域1. 医疗领域电化学生物传感器技术在医疗领域中的应用有很大的前景，它可以用于生物分子的检测，如葡萄糖、乳酸、心肌肌钙蛋白等。
比如，可以使用电化学生物传感器检测血液中的葡萄糖含量，这对于糖尿病患者的监测控制非常有帮助。
2. 食品安全监测电化学生物传感器技术可以用于食品中有害物质的检测，例如辣椒中的胶体银和肉类中的餐具微粒。
这种技术可以用来检测农产品、奶制品、水果等，从而提高食品安全水平。
3. 环境监测电化学生物传感器技术可以用于环境监测领域，例如检测化学污染物、有机污染物、重金属等物质在大气、水体等环境中的含量。
也可以用于检测生物污染，例如检测大肠杆菌、双歧杆菌等生物在水体中的含量等。
4. 生命科学电化学生物传感器技术可用于一系列工业和生命科学应用，例如探究生物体内产生的电化学反应、细胞代谢过程等，也可以用于分析生物样品中的蛋白质、核酸等分子的浓度变化，特别适用于高通量筛查和蛋白质芯片等技术的发展。
三、技术挑战电化学生物传感器技术的研发和应用仍面临一些技术挑战。
例如，在大多数电化学生物传感器中，电极表面的生物体中的活性中心对化学的稳定性和选择性具有非常高的需求，这需要在研发过程中保障最佳的环境条件和生物体保持最佳的稳定性。
NADH及脱氢酶型电化学生物传感器的制备方法研究的开题报告
NADH及脱氢酶型电化学生物传感器的制备方法研究的开题报告一、研究背景电化学生物传感器是一种基于特异性酶学催化反应的传感器，具有高灵敏度、高选择性、实时检测等优点，被广泛应用于环境监测、医学诊断、生物制药等领域。
而NADH及脱氢酶是一种常见的电子传递链，在能量代谢和生物反应中起着重要作用。
因此，应用NADH及脱氢酶构建电化学生物传感器具有非常重要的意义。
二、研究内容本研究旨在制备一种基于NADH及脱氢酶的电化学生物传感器，并考察其在不同条件下的电化学特性和稳定性，以期为制备新型电化学生物传感器提供参考和借鉴。
具体研究内容如下：1. 制备NADH及脱氢酶2. 研究NADH及脱氢酶的电化学特性3. 构建NADH及脱氢酶型电化学生物传感器4. 研究传感器在不同条件下的电化学稳定性和灵敏度三、研究方法1. 制备NADH及脱氢酶采用SDS-PAGE电泳法分离凝胶，通过Western blot检测蛋白质定量测定NADH及脱氢酶的浓度，最终得到具有一定活性的NADH及脱氢酶。
2. 研究NADH及脱氢酶的电化学特性采用循环伏安法和恒电位法研究NADH及脱氢酶以及其在盐桥电极上的电化学行为。
3. 构建NADH及脱氢酶型电化学生物传感器将NADH及脱氢酶修饰在电极表面，通过阻抗谱、循环伏安等电化学测试方法考察传感器的性能。
4. 研究传感器在不同条件下的电化学稳定性和灵敏度通过构建NADH溶液不同浓度的标准曲线和分析生物样品中NADH 的含量，研究传感器在不同条件下的电化学稳定性和灵敏度。
四、研究意义本研究对于深入了解NADH及脱氢酶的电化学特性，建立基于NADH及脱氢酶的电化学生物传感器的应用具有重要意义。
该研究成果将为开展新型电化学生物传感器的研究提供思路和方法。
同时，通过研究NADH及脱氢酶型电化学生物传感器在不同条件下的性能，可为其在环境监测、医学诊断等领域的应用提供理论基础和技术支持。
电化学生物传感器的研究与进展
电化学生物传感器的研究与进展随着生物技术的不断发展，生物传感器的应用范围也越来越广泛。
其中电化学生物传感器因其高灵敏度、高选择性、实时检测等特点，受到了广泛关注和研究。
本文将从技术原理、研究进展和未来展望三个方面，对电化学生物传感器进行探讨。
一、技术原理电化学生物传感器的核心技术是将生物分子与电极表面接触，通过生物分子与物质之间的特异性识别和反应，实现对不同物质的定量分析。
其通过电化学电位变化来检测分子之间的相互作用，利用生物分子在电极表面吸附和反应，造成电化学信号变化的原理，实现对物质的检测。
电化学生物传感器的构成分为三部分：生物分子、传感元件和信号转换器。
其中，生物分子是传感器的关键组成部分，可以是抗体、酶、蛋白质、核酸等。
传感元件是指将生物分子固定在电极表面的载体，常用的传感元件有金、银、碳等材料的电极。
信号转换器是将生物分子与传感元件之间的信号转换成期望的电信号，常见的信号转换器有电化学检测仪、光学检测仪等。
电化学生物传感器的主要原理是生物分子和物质之间的特异性识别和反应，利用生物分子固定在电极表面的载体，检测生物分子与物质之间的相互作用，从而实现对不同物质的定量分析。
二、研究进展电化学生物传感器在多个领域得到了广泛的应用，例如环境保护、食品质量检测和生物医学等方面。
以下将分别从这三个方面介绍其应用进展。
1.环境保护电化学生物传感器在环境监测中具有广泛应用，例如对水污染物检测的研究。
由于水污染物种类繁多，需要对各种有害物质进行快速、准确的检测，而电化学生物传感器可以实现直接检测或微量检测，具有高灵敏度、高选择性和实时检测等优点。
例如，通过利用电化学生物传感器对水中的重金属离子、有机物、细菌等进行监测，有效提高了水质监测的效率，进而为环境保护提供了技术支持。
2.食品质量检测电化学生物传感器在食品质量检测中也得到了广泛应用。
在生产加工过程中，食品安全问题是不容忽视的，而传统的检测方法存在多种缺陷。
《电化学生物传感器》课件
在医疗诊断中的应用
血糖监测
糖尿病患者可使用电化学 生物传感器方便地监测血 糖水平，调整治疗方案。
疾病诊断
通过检测生物标志物，电 化学生物传感器有助于早 期诊断癌症、传染病等疾 病。
药物浓度监测
在药物治疗过程中，实时 监测药物浓度有助于确保 治疗效果并防止药物过量 。
在食品检测中的应用
农药残留检测
生物科学研究
在药物筛选、基因表达分析等领域发挥重要作用，促进生物科学研 究的发展。
电化学生物传感器的实验操
05
作与演示
实验操作流程
实验准备
确保实验室环境干净整洁 ，避免干扰实验结果。
准备实验器材和试剂，包 括电化学工作站、电极、 电解质溶液等。
实验操作流程
实验操作步骤
1
2
按照实验指导书搭建实验装置，连接电化学工作 站与电极。
生物传感器具有高灵敏度、高选择性、快速响应等特点，广泛应用于环境监测、食品安全、医疗诊断等 领域。
生物传感器的重要性
01 生物传感器在环境监测中能够快速、准确地检测 出污染物，为环境保护提供有力支持。
02 在食品安全领域，生物传感器能够检测出食品中 的有害物质，保障消费者的健康。
02 在医疗诊断中，生物传感器能够实现无创、快速 、准确的检测，提高医疗质量和效率。
3
加入电解质溶液，记录电化学信号的变化。
实验操作流程
根据实验需要，调整实验参数，如扫描速度、扫 描范围等。 在实验过程中，保持恒温，避免外界干扰。
数据采集与分析
实验操作流程
01 使用电化学工作站采集数据，记录电化学信号随
时间的变化。
02
对采集的数据进行整理、分析和处理，提取有用 的信息。
电化学分析技术在生物检测中的应用
电化学分析技术在生物检测中的应用近年来，随着科技的不断进步，电化学分析技术在生物检测领域中得到了广泛的应用。
电化学分析技术是利用电化学原理和方法来研究物质的电化学性质和进行定量分析的一种方法。
它具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点，因此被广泛应用于生物检测领域。
首先，电化学分析技术在生物检测中的应用主要体现在生物传感器的研究和开发上。
生物传感器是一种能够将生物分子与电化学信号转化为可测量的电信号的装置。
它可以通过检测生物分子的特异性反应，实现对生物样品中目标物质的快速、准确、灵敏的检测。
例如，著名的血糖仪就是一种利用电化学传感器原理来检测血液中葡萄糖浓度的设备。
通过将血液样品与电极接触，利用葡萄糖与酶的反应产生的电流信号来测定血糖浓度，实现了对糖尿病患者的血糖监测。
其次，电化学分析技术在生物检测中的应用还体现在DNA检测和基因测序领域。
DNA是生物体内存储遗传信息的重要分子，对于研究生物学和医学具有重要意义。
电化学分析技术可以通过特定的电极材料和方法，实现对DNA的快速、准确的检测。
例如，利用电化学生物传感器和电化学标记技术，可以实现对DNA序列的检测和测序。
通过将待测DNA与电极表面上的探针进行特异性反应，可以产生特定的电化学信号，从而实现对DNA序列的检测和测序。
此外，电化学分析技术在生物检测中的应用还涉及到蛋白质检测和药物分析等方面。
蛋白质是生物体内重要的功能分子，对于研究生物学和医学具有重要意义。
电化学分析技术可以通过特定的电极材料和方法，实现对蛋白质的检测和分析。
例如，利用电化学生物传感器和电化学标记技术，可以实现对蛋白质的定量检测和结构分析。
同时，电化学分析技术还可以应用于药物分析领域，通过测定药物与电极的电化学反应，实现对药物的定量分析和质量控制。
总之，电化学分析技术在生物检测中的应用具有广泛的前景和应用价值。
它不仅可以实现对生物样品中目标物质的快速、准确、灵敏的检测，还可以用于研究生物分子的结构和功能，为生物学和医学研究提供重要的工具和方法。
电化学生物传感器原理及应用
电化学生物传感器原理及应用Electrochemical biosensors are analytical devices that combine the sensitivity of electrochemical detection techniques with the specificity of biological molecules to enable the detection of various analytes. 电化学生物传感器是一种结合了电化学检测技术的灵敏度和生物分子的特异性，以便检测各种分析物质的分析设备。
These biosensors have gained significant attention in recent years due to their potential applications in various fields, such as healthcare, environmental monitoring, and food safety. 近年来，这些生物传感器因其在医疗保健、环境监测和食品安全等领域的潜在应用而受到了广泛的关注。
The principle of electrochemical biosensors is based on the detection of a target analyte through a biological recognition element, such as enzymes, antibodies, or nucleic acids, which is immobilized on an electrode surface. 电化学生物传感器的原理是通过生物识别元件（如酶、抗体或核酸）在电极表面固定的目标分析物的检测。
When the target analyte interacts with the biological recognition element, it produces a measurable electrochemical signal that is proportional to the concentration of the analyte in the sample. 当目标分析物与生物识别元件相互作用时，会产生一个可测量的与样品中分析物浓度成正比的电化学信号。
谷胱甘肽的测定实验报告
一、实验目的1. 了解谷胱甘肽在生物体内的作用和重要性。
2. 掌握谷胱甘肽含量的测定原理和方法。
3. 通过实验，提高实验室操作技能和数据分析能力。
二、实验原理谷胱甘肽（GSH）是一种由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的天然三肽，具有强大的抗氧化作用。
在生物体内，谷胱甘肽参与多种生物化学反应，包括抗氧化、解毒、细胞信号传导等。
本实验采用比色法测定植物组织中谷胱甘肽的含量。
比色法测定谷胱甘肽含量的原理如下：1. 在一定条件下，还原型谷胱甘肽（GSH）与5,5'-二硫代双(2-硝基苯甲酸)（DTNB）反应，生成黄色的2-硝基5-巯基苯甲酸（TNB）。
2. 通过测定TNB在特定波长下的吸光度，可以计算出样品中谷胱甘肽的含量。
三、实验材料与仪器1. 材料：植物组织（如芦笋、花椰菜等）、DTNB溶液、EDTA-Na2溶液、Na2HPO4溶液、NaH2PO4溶液、蒸馏水等。
2. 仪器：可见光分光光度计、低温高速离心机、匀浆器、恒温水浴锅、微量加样器等。
四、实验步骤1. 样品制备：取一定量的植物组织，加入适量的蒸馏水，用匀浆器充分匀浆，制成匀浆液。
在低温高速离心机中以3000 r/min离心10分钟，取上清液作为待测样品。
2. 标准曲线绘制：分别配制不同浓度的GSH标准溶液，按照实验方法测定其吸光度。
以GSH浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。
3. 样品测定：取一定量的待测样品，按照实验方法测定其吸光度。
根据标准曲线，计算出样品中谷胱甘肽的含量。
4. 数据处理：将实验数据输入计算机，进行统计分析，得出实验结果。
五、实验结果与分析1. 标准曲线：根据实验数据绘制标准曲线，得到线性方程：y = 0.046x + 0.0058，相关系数R2 = 0.9986。
2. 样品测定：取一定量的芦笋匀浆液，按照实验方法测定其吸光度，计算得到谷胱甘肽含量为0.023 mg/g。
3. 数据分析：通过实验结果可以看出，植物组织中谷胱甘肽含量较高，说明植物具有较好的抗氧化能力。
谷胱甘肽测定方法研究进展_范崇东
谷胱甘肽测定方法研究进展范崇东1,王淼1,2*,卫功元3,黄玲1(1 江南大学食品学院食品生物技术学科组;2 江南大学工业生物技术教育部重点实验室;3 江南大学生物工程学院环境生物技术研究室,江苏无锡214036)摘要:对分光光度法、酶法、荧光法、电化学法以及和HPLC 等测定方法的原理、发展和应用作了详细叙述,同时对其它方法也作了简单介绍,最后对谷胱甘肽测定方法的发展作了展望。
关键词:谷胱甘肽;测定;分析;进展中图分类号:TQ464 7,R914 1 文献标识码:A 文章编号:1004-311X(2004)01-0068-03收稿日期:2003-07-02;修回日期:2003-08-05基金项目:江苏省高校高新技术产业发展项目(编号:JH02-101)作者简介:范崇东(1978-),男,江苏南通人,硕士生,从事生物活性物质的分离纯化、酶制剂在食品中的应用研究;*通讯作者:Tel:510-5869552,E-mail:mwang@ 。
1 谷胱甘肽的性质及分布谷胱甘肽(L - -谷氨酰-L -半胱氨酰-甘氨酸,Glu tathi one)是一种同时具有 -谷氨酰基和巯基的生物活性三肽化合物,其相对分子质量为307.32,熔点189~193 (分解),晶体呈无色透明细长柱状,等电点为5.93。
它易溶于水、烯醇、液氨和二甲基甲酰胺,但微溶于醇、醚和丙酮等。
作为机体内重要的生物活性巯基物质,谷胱甘肽对于维持生物体内合适的氧化还原环境起着至关重要的作用。
临床上,谷胱甘肽可以迅速提高机体免疫力,在抗氧化、抗辐射、清除自由基、解毒、促进铁质吸收等方面具有良好的效果且无副作用;在食品加工领域,谷胱甘肽具有增强食品营养价值和强化食品风味等功能。
自1921年Hop kins 首先发现GSH 以来,科学家们一直研究它在各种生物体内的生理作用,其中GS H 在人体各种组织细胞中的含量以及与各种疾病、组织损伤的关系至今仍然是研究的热点[1]。
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一种基于电化学方法检测谷胱甘肽的生物传感器的制备与研究摘要：生物传感器是一种新型电化学传感器。
它是利用生物物质,如酶、微生物、抗原/抗体、细胞器官和动、植物组织等制成的传感器,旨在检测与生物物质有关联的多种化学物质,尤其是高分子物质。
而碳纳米管可以保持生物分子的活性和提高分子的固定效率，可以改善生物传感器的性能[1]。
有着优异的表面化学性能和良好的电化学性能，是制作生物传感器的理想材料。
因此，本文介绍利用共价固定谷胱甘肽还原酶和NADPH的导电聚合物（polyTTBA）共价的结合在已有多壁碳纳米管沉积的玻碳电极上开发出了一种高度敏感的体内谷胱甘肽传感器。
制备的生物传感器具有选择性高、分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，而且可进行在线甚至活体分析，被用于检测真正的血浆样品中的谷胱甘肽，这种方法得到的结果是可靠的，这也就意味着GSSG生物传感器在临床诊断和氧化应力的检测方面是有前景的。
关键词：生物传感器，谷胱甘肽，检测Preparation and study of biosensor which based on electrochemical methods to detection glutathioneAbstract: biosensor is a new electrochemical sensor which prepared by biological substance, such as enzymes, microorganism, antigen/antibody, organelles, animal or plant tissues and so on. It aims at detection chemical substance which associated with biological substance, especially macromolecule chemical substance. Carbon nanotubes could maintain the molecule’s active, enhance the fixed ration of molecule and improve the function of biosensor. The most ideal material to prepare biosensor was possessed excellent surface function and fine electrochemical characters. This paper introduction a new methods to prepare high sensitive biosensors, which using covalently immobilized-glutathione reductase (GR) and nicotinamide adenine dinucleeotide phosphate（NADPH）on nanoparticles deposited on (polyTTBA). The prepared biosensors with high selectivity, rapid analysis, easy and inexpensive instrument, and can be online or even in vivo analysis, it was used to detectglutathione in plasma samples .the result showed that the GSSG biological sensor have great prospect in clinical diagnosis and detection of oxidative stress.Key words：Biosensor; GSSG; detection目录1.引言 (4)2.实验 (5)2.1实验材料 (5)2.2仪器 (5)2.3 ＧＲ－ＮＡＤＰＨ生物传感器探针的合成 (6)2.4 多壁碳纳米管的纯化 (6)2.4 电化学测量 (6)2.5动物体内血样的检测 (6)３.结果与分析 (7)3.1多壁碳纳米管的纯化 (7)3.3用电化学方法检测谷胱甘肽 (8)４.结论 (10)参考文献： (10)1.引言谷胱甘肽是细胞中的一种重要的含巯基的三肽抗氧化剂，在生物体内以两种形式存在：一种是还原形式（GSH），另一种是氧化形式（GSSG）[2]。
在具有活性的细胞中，90%以上的是以还原态存在，不到10%以氧化形式存在。
然而，病理条件下引起的氧化应激反应会导致还原性的GSH转变成氧化性的GSSG.在氧化应力条件下产生的高浓度GSSG会导致哮喘[2]、人类免疫缺陷病毒1型感染及慢性肾功能衰竭[2].因此，分析GSSG在体内的浓度具有很重要的作用，因为它可以提供一个全身氧化应激的敏感指标，以及有助于某些临床疾病的诊断。
以前人们用多种方法来检测GSSG如：酶标仪检测法、荧光法、高效液相色谱法[3-4]。
然而，这些技术都比较复杂、费时、并且步骤繁琐，而电化学方法因他们的简洁、快速、灵敏度高、成本低而被欢迎。
那些方法包括：在悬汞低位电极上GSSG的还原、碳纳米管修饰电极和一个由纳米级氢氧化铜组成的碳离子液体电极。
电化学方法的另一个优点是，它可以被微型化以用于体内测量。
用于体内测量的微型生物传感器有很多优点，如在几秒内可以快速应答、小尺寸的特征、可以运行一个小样本容量等等。
最近几年，将酶依赖的微型生物传感器用于神经生理方面的检测，如检测多巴胺，ATP和腺苷等的研究已取得了相当可观的进步。
尽管那些微型生物传感器为探索微环境提供了独特的方式，但是，在设计它们的时候我们还是应该考虑到一些限制因素。
因此，我们运用了一个最新合成的导电聚合物的寡聚前体，它可以生产出一种稳定的，敏感的和具有选择性的微型生物传感器。
这个微型生物传感器主要用于检测体内的GSSG，它是非常重要的,因为它提供了人体氧化应力的指标，然而，还没有这方面的研究报道。
因此，开发一种高度灵敏的，稳定的和简单的检测方法是非常必要的，因为这种方法既可以用于生物液体的检测，又可以在体内用于GSSG的检测。
已有报道，在NADPH和谷胱甘肽还原酶（GR）的存在下，GSSG可以还原为还原性谷胱甘肽（GSH）。
因此，NADPH和GR可以作为检测GSSG生物传感器的原料。
导电聚合物被广泛的用于生物传感器的合成，这是因为生物分子可以共价的固定在多聚分子层上，因为它们有功能性基团，如-COOH,或-NH2。
这个多聚物，尽管具有生物相容性，但是由于它们的低导电性，它们只被限制性的用于生物传感器的基本底物。
因此，多壁碳纳米管被用来修饰多聚分子层，以加强生物传感器的灵敏性。
所以我们的目标是通过同时将GR和NADPH这两种物质固定在导电聚合物薄膜的纳米复合材料上来合成GSSG生物传感器。
目前的研究表明，生物传感器探针已经可以合成，方法是通过将羧酸性功能基团的导电聚合物（polyTTBA）共价的结合在已有多壁碳纳米管沉积的玻碳电极上来固定GR和NADPH。
这些在导电聚合物层上固定的GR和NADPH用X-射线光谱分析法（XPS）、石英晶体微天平法（QCM）、循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）已被证实。
合成的生物传感器主要用于检测GSSG，方法是LSV和计时法。
许多实验参数，如使用潜力，NADPH:GR比率，温度和pH已被优化以及检测GSSG 时的一些限制因素也已明了。
已经研发出来的生物传感器可以成功的用于检测血浆样品里刺突状GSSG的浓度。
一种体内微型生物传感器也可以用类似的方法合成，即使用一种铂金属微电极，而且也已成功的用于以敌草快和叔丁基氢培育的Spraguee-Dawley小鼠体内GSSG的检测以及氧化应力的监测，而这种氧化应力可以通过高浓度的GSSG来反映。
2.实验2.1实验材料多壁碳纳米管(MWNTs,纯度95%，直径20-40nm，长度1-2 m)，深圳。
玻碳电极，上海辰华,浓硝酸(65%~68%) ：HNO3，谷胱甘肽，PH=7.0 PBS缓冲溶液2.2仪器CHI 832和CHI660电化学工作站（美国），PB-10 PH酸度计(中国上海)，三电极系统包括一个参比电极（饱和甘汞电极），工作电极为玻碳电极（直径3cm）,对电极为铂电极。
2.3 ＧＲ－ＮＡＤＰＨ生物传感器探针的合成合成生物传感器时，多壁碳纳米管要首先沉积在玻碳电极上，电极液是0.5M 的H ２SO 4,包含了0.001％的HAuClO 4。
电极沉积的条件是在0.5M 的H ２SO 溶液中，－0.60ｖ的电压，100.v/s 的扫描率沉积60ｓ，循环三次。
poly －TTBA 导电聚合物层是在多壁碳纳米管的玻碳电极上形成的，主要是通过0.1M 的TBAP/CH 2Cl 2液体中的1.0mMTTBA 单体在100.0mV/s 下，电压从0.0-1.4V 循环一次来完成的。
为了在体内完成测量，一种微电极通过前面讨论过的方法已经合成。
电极的最终长度约为40 mm ，直径是100.0um.电极通过循环而被清洗，在0.5MH 2SO4的溶液中，电压是+1.4---0.2V ，扫描速率为200.0mv/s 下循环10次，紧接着用灭菌水冲洗[5]，这也是以下一系列实验要用到的，经导电聚合物修饰的玻碳电极，将GR 和NADPH 固定在导电聚合物外壳上就得到了GR －NADPH 生物传感器探针。
2.4 多壁碳纳米管的纯化将多壁碳纳米管粗产物在玛瑙研钵中研磨1h, 然后将一定量样品转移入锥形瓶中, 再加入一定浓度的硝酸超声分散1h; 将此混合溶液加热至设定温度搅拌若干小时, 冷却至室温; 然后对其进行离心、洗涤( 超声震荡) , 至上层清液达到中性;将此时得到的沉淀在150℃下烘干4h, 120℃下真空干燥10h [6-7]. 可使碳纳米管表面产生羧基,羧基量随处理时间的增加而增加．但对于硝酸处理时间不宜超过14h,超声震荡不超过4 h [8]。
2.4 电化学测量电化学试验在CHI832和CHI600电化学工作站上进行，使用三电极系统，饱和甘汞电极作参比电极，玻碳电极作为工作电极，铂电极作为对电极。
电极面积为0.025cm 22.5动物体内血样的检测取两支离心管，到医院分别抽取5ml 血样，拿回实验室，途中要保持温度不能太低，以免血液凝固，然后将其对称放入低速离心机的转头内离心10min,取出，用移液枪吸取2ml 上清液（血清）加入到PBS 缓冲溶液中，在电化学工作站上分别记录经多壁碳纳米管修饰的谷胱甘肽生物传感器和未经修饰的谷胱甘肽生物传感器在PH=7.0 PBS 缓冲溶液中破碳电极的电压从-0.8—-0.2V 变化的条件下的检测结果，以此来判断血清中的谷胱甘肽含量[8]。