葡萄糖生物传感器的进展过程及研究成果[文献综述]

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基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器的研究的开题报告

基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器的研究的开题报
告
一、研究背景与意义
葡萄糖作为人体的一种重要能源，能够为机体提供必要的营养物质。

然而，高血糖可以导致糖尿病等各种疾病的发生，因此对葡萄糖的监测
和控制具有重要意义。

传统的葡萄糖检测方法需要昂贵的仪器和复杂的
操作流程，对于实时监测难度较大。

基于纳米技术的葡萄糖生物传感器
可以将检测过程简化，并且具有快速、高灵敏度和高选择性的优点，因
此在医疗和健康领域有着广泛的应用前景。

本研究计划基于纳米碳管技术研究一种新型的葡萄糖生物传感器，
实现对葡萄糖的高灵敏度检测。

二、研究内容
1. 纳米碳管材料的制备
采用化学气相沉积法制备高质量的纳米碳管材料。

2. 生物传感器的制备及性能测试
将葡萄糖氧化酶通过化学修饰的方法固定在纳米碳管表面，制备葡
萄糖生物传感器。

通过电化学测试等方法对传感器的灵敏度和选择性进
行测试。

3. 优化传感器性能
针对传感器灵敏度和选择性不足等问题，进一步优化传感器性能。

三、研究进展
目前，已经实现了纳米碳管材料的制备，并开始进行生物传感器的
制备和性能测试。

预计在未来的研究中，将会进一步优化生物传感器的
性能，并开展相关应用研究。

四、结论与展望
本研究计划将基于纳米碳管技术研究一种新型的葡萄糖生物传感器，旨在实现对葡萄糖的高灵敏度检测。

本研究具有重要意义和广阔的应用
前景，有望为人类健康和医疗领域带来不小的贡献。

葡萄糖生物传感器研究概况

葡萄糖生物传感器研究概况葡萄糖是动物和植物体内碳水化合物的主要组成部分，因此葡萄糖的定量测定在生物化学、临床化学和食品分析中都占有很重要的位置。

1954年Clark的氧电极分析方法使活体组织氧分压的无损测量成为可能，由此打开了生物传感器这一研究领域。

50多年来各国科研人员对生物传感器的研究和发展使得葡萄糖传感器在食品分析、发酵控制、临床检验等诸多方面得到应用并发挥了重要的作用。

本文对葡萄糖生物传感器的分类、原理及发展概况等作一简要概述。

1.概念生物传感器是用来侦测生体内或生体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置，Gronow将其定义为“使用固定化的生物分子结合换能器”[1]。

它利用生物化学和电化学反映原理，将生化反应信号转换为电信号，通过对电信号进行放大和转换，进而测量被测物质及其浓度[2]，是一种集现代生物技术与先进的电子技术于一体的高科技产品。

生物传感器可用于探索揭示生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律，探讨应用于人类经济活动的基本方法。

葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器[3]，为葡萄糖氧化酶（glucose oxidase，GOD）经固化后于氧电极组成成。

这一生物传感器可在非常短的响应时间内完成对葡萄糖的测定，其线性范围为0～30mg?dL-1，能稳定使用22d，测定的相对标准偏差小于1.2。

2.分类关于葡萄糖生物传感器的分类，不同的研究方向，有不同的分类方法，主要有以下三种分类。

一是根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件划分为：酶传感器（enzyme sensor），微生物传感器（microbial sensor），细胞传感器（original sensor），组织传感器（tis-suesensor）和免疫传感器（immunolsensor）。

二是根据生物传感器的换能器即信号转换器分类，如：生物电极（bioelectrode）传感器，半导体生物传感器（semi conduct biosensor），光生物传感器（optical biosensor），热生物传感器（calorimetric biosensor），压电晶体生物传感器（piezoelectric biosensor）等。

新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究

新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究【摘要】：葡萄糖是动植物体内碳水化合物的主要组成部分,葡萄糖的定量测定在临床化学、生物化学和食品分析中都占有很重要的地位,葡萄糖的分析与检测方法一直是研究的热点之一。

随着人们生活水平的提高和老年人口的增加,糖尿病发病率呈上升趋势,已成为仅次于心血管病和癌症的第三大危险疾病,其诊断和治疗已成为了医学界面临的重大课题。

因此,快速、准确、方便地检测血糖含量,从而有效地对糖尿病进行监测和治疗变得越来越重要。

之前,人们已经为葡萄糖的检测做出了很多重要的研究。

在已有检测方法中,生物传感器由于具有灵敏度高、重现性好、操作简便等优点,在各种检测方法中扮演着重要的角色。

它的工作原理是基于对固定在特定载体上的葡萄糖氧化酶(GOx)催化氧化葡萄糖时产生的过氧化氢电流的检测。

因此,葡萄糖氧化酶的固定化是传感器制备过程中最关键的步骤之一纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于1-100纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。

纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,并由此产生出许多特殊性质。

由于纳米材料特有的光、电、磁、催化等性能,引起了凝聚态物理界、化学界及材料科学界的科学工作者的极大关注。

因此,纳米材料在太阳能电池、催化、电子信息技术及传感器材料等方面有着深入的研究和广阔的应用前景,其中传感器是纳米材料可能利用的最有前途的领域之一。

纳米材料奇异的特性,使得生物传感器的灵敏度、检测限和响应范围等性能指标得到了很大的提升。

纳米材料为生物传感器的发展带来了新的契机,创造了更为广阔的空间。

本论文通过链接反应(ClickReaction)、聚酰胺胺(PAMAM)和聚多巴胺膜对葡萄糖氧化酶进行固定化,并利用水热法合成了树叶状CuO纳米材料、ZnO/Au复合纳米材料和纳米WO3,并将其应用于葡萄糖生物传感器的研究与应用。

通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射光谱、电子衍射光谱和紫外可见分光光度法对合成的纳米材料形貌和组成进行表征,利用循环伏安法、交流阻抗、安培检测法等对葡萄糖的含量进行了检测和分析。

生物传感器发展研究综述

生物传感器发展研究综述生物传感器是一种能够检测生物分子、细胞、组织等生物体内物质的装置，它具有高灵敏度、高选择性、快速响应、实时监测等优点，因此在医学、环境监测、食品安全等领域得到了广泛应用。

本文将从生物传感器的发展历程、分类、应用领域等方面进行综述。

一、生物传感器的发展历程生物传感器的发展可以追溯到20世纪60年代，当时研究人员利用酶作为生物识别元件，将其固定在电极表面，通过测量电极上的电流变化来检测物质浓度。

这种传感器被称为酶电极，是生物传感器的雏形。

随着生物技术的发展，研究人员开始利用抗体、核酸等生物分子作为识别元件，开发出了一系列新型生物传感器，如免疫传感器、DNA传感器等。

二、生物传感器的分类根据识别元件的不同，生物传感器可以分为酶传感器、抗体传感器、核酸传感器等。

其中，酶传感器是最早被研究和应用的一种生物传感器，它利用酶催化反应的特性来检测物质浓度。

抗体传感器则利用抗体与抗原之间的特异性结合来检测物质，具有高灵敏度和高选择性。

核酸传感器则利用DNA或RNA的互补配对来检测目标分子，具有高灵敏度和高特异性。

三、生物传感器的应用领域生物传感器在医学、环境监测、食品安全等领域得到了广泛应用。

在医学领域，生物传感器可以用于检测血糖、血脂、肝功能等生物指标，帮助医生进行诊断和治疗。

在环境监测领域，生物传感器可以用于检测水质、空气质量等环境指标，帮助保护环境和人类健康。

在食品安全领域，生物传感器可以用于检测食品中的有害物质，如农药、重金属等，保障食品安全。

四、生物传感器的未来发展随着生物技术的不断发展，生物传感器的应用领域将会越来越广泛。

未来，生物传感器将会更加智能化、便携化、多功能化。

例如，利用人工智能技术，可以将生物传感器与智能手机等设备相结合，实现实时监测和数据分析。

此外，生物传感器还可以与纳米技术、微流控技术等结合，实现更高灵敏度、更高选择性的检测。

生物传感器是一种具有广泛应用前景的生物技术，它在医学、环境监测、食品安全等领域发挥着重要作用。

葡萄糖传感器的制备及其应用研究

葡萄糖传感器的制备及其应用研究随着现代医药科技不断发展，人们对于生命健康的关注也日益升温，各种医疗设备和技术也得到了广泛的应用。

其中，葡萄糖传感器就是一种应用广泛的医疗设备。

接下来，本文将从制备、应用两个方面探究葡萄糖传感器的研究现状及其未来发展。

一、制备葡萄糖传感器的研究现状1. 葡萄糖传感器的基本原理葡萄糖传感器是一种用于检测体内葡萄糖含量的设备，其基本原理是通过选择性的反应，将体内的葡萄糖含量转化为电信号，并输出到监测器上，以达到实时检测的目的。

目前，葡萄糖传感器主要分为两种，一种是经皮植入式葡萄糖传感器，另一种是便携式葡萄糖传感器。

两种传感器在制备上的难度与复杂性都有很大的区别。

2. 制备经皮植入式葡萄糖传感器的研究现状经皮植入式葡萄糖传感器是一种特殊的葡萄糖监测设备，可以持续监测血糖水平，因此被广泛应用于糖尿病患者的管理和治疗。

制备经皮植入式葡萄糖传感器的关键在于传感器的材料选择，以及与体内组织的相容性问题。

目前，研究人员主要采用各种生物相容性强的材料，如聚乳酸酸甘油酯、聚乙烯醇等，同时在传感器表面涂覆选择性敏感材料，使其只对葡萄糖发生反应。

3. 制备便携式葡萄糖传感器的研究现状便携式葡萄糖传感器是一种可以带在身上，通过血液采集后即可进行检测的葡萄糖监测设备，被广泛应用于家庭和日常生活中的葡萄糖监测。

与经皮植入式葡萄糖传感器相比，便携式葡萄糖传感器的制备相对简单。

制备工艺主要包括对电极、传感器结构、膜层、检测系统等关键部件的组装和优化。

目前，研究人员还在探索使用柔性材料和微型化工艺，以进一步提高便携式葡萄糖传感器的性能。

二、葡萄糖传感器的应用研究1. 葡萄糖传感器在糖尿病患者管理中的应用葡萄糖传感器在糖尿病患者管理中的应用已经非常普遍。

通过实时监测血糖水平，可以及时调整药物治疗方案，从而有效控制血糖水平，减少糖尿病后遗症和糖尿病并发症的发生。

2. 葡萄糖传感器在食品生产中的应用随着人们对食品安全的日益关注，葡萄糖传感器也逐渐被应用于食品生产中。

基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器的研究进展

基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器的研究进展刘皓1，2，乔巨涛1，2，方纾1，2，刘越峰1，2，李倩1，2（1.天津工业大学纺织科学与工程学院，天津300387；2.天津工业大学智能可穿戴电子纺织品研究所，天津300387）Research progress of glucose sensor based on GOxLIU Hao 1，2，QIAO Ju-tao 1，2，FANG Shu 1，2，LIU Yue-feng 1，2，LI Qian 1，2（1.School of Textile Science and Engineering ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ；2.Institute of Smart Wearable Electronic Textiles ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：The glucose oxidase渊GOx冤is widely used in the research and development of glucose sensors because of its goodcatalytic effect on glucose.The GOx immobilization methods in enzyme electrode of glucose sensor and its effectson the performance of glucose sensors are reviewed.The glucose sensor is classified into minimally invasive袁im鄄plantable and non-invasive according to its continuous monitoring form.The latest research progress of glucose sensor with different monitoring form is summarized.Finally袁the development prospect of GOx -based glucosesensor in the field of flexible wearables is prospected.Key words ：glucose oxidase渊GOx冤；glucose ；sensor ；fixed ；continuous glucose monitoring ；flexible wearables摘要：综述了对葡萄糖具有良好的催化效应且被广泛用于葡萄糖传感器研发当中的葡萄糖氧化酶（GOx ）在葡萄糖传感器酶电极中的固定化方法，并分析其对葡萄糖传感器性能的影响；根据连续监测形式将葡萄糖传感器划分成微创式、植入式和无创式，归纳总结了采用不同监测形式的葡萄糖传感器的最新研究进展；最后，对基于GOx 的葡萄糖传感器在柔性可穿戴领域的发展前景进行了展望。

葡萄糖生物传感器的制备和应用

葡萄糖生物传感器的制备和应用一、实验目的学习和掌握国内外数据库查询综合运用的方法。

二、实验方法原理由于葡萄糖测定在医疗诊断、发酵工业中占有相当重要地位, 如何快速准确地测定这一问题一直是重要的研究课题，所以葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器。

通过图书馆馆藏数据库，掌握国内外数据库查询综合运用方法，查找与本实验相关的资料信息，初步了解生物传感器的原理，应用以及发展。

找出自己感兴趣的葡萄糖生物传感器的制备方法，设计实验方案。

三、实验步骤1、进入华南农业大学图书馆主页，点击网络数据库，如CNKI期刊、博士、硕士论文全文库等，进入检索界面。

2、分析实验题目，确定检索主题词，编写检索式。

3、查询生物传感器的原理，应用及发展。

4、查询葡萄糖生物传感器设计原理、制作步骤、性能测试指标。

5、以一种感兴趣的方法设计实验方案，写出能进行实验的报告。

四、结果处理1、生物传感器的原理：(1)生物功能物质的分子识别：生物传感器的原理以生物功能物质的分子识别为基础。

例如，酶是一种高效生物催化剂，其比一般催化剂高106～1010倍，且一般都在常温常压下进行。

此外，酶还具有高度的专一性(它只对特定物质进行选择性催化)。

酶催化反应可表示为：酶+底物酶·底物中间复合物—→产物+酶形成中间复合物是其专一性与高效率的原因所在。

由于酶分子具有一定的空间构型，只有当作用物的结构与酶的一定部位上的构型互相吻合时，它才能与酶结合进而受酶的催化。

酶的分子空间构型是它进行分子识别的基础。

图1表示酶的分子识别功能。

抗体的分子识别功能与酶类似。

细胞器、微生物及动物组织等是分子集合体，结构比较复杂，其识别功能亦复杂。

图1 酶的分子识别功能(2)生物传感器工作原理：按照受体学说，细胞的识别作用是由于嵌合于细胞膜表面的受体与外界的配位体发生了共价结合，通过细胞膜通透性的改变，诱发了一系列电化学过程。

膜反应所产生的变化再分别通过电极、半图2 生物传感器原理导体器件、热敏电阻、光电二极管或声波检测器等转换成电信号，如图2所示。

葡萄糖生物传感器的工作原理

葡萄糖生物传感器的工作原理
葡萄糖生物传感器是一种将生物酶与电化学传感器结合而成的生物医学设备，用于定量检测血清、血浆、尿、脑脊液等样品中的葡萄糖浓度。

其工作原理主要分为三个步骤：
1. 生物酶反应：葡萄糖生物传感器中固定有葡萄糖氧化酶（GOD），将待测样品中的葡萄糖与氧同时消耗，发生如下酶促反应：
葡萄糖 + 氧→ 葡萄糖酸 + 水
2. 电子传递：在电极表面固定GOD和辅助酶（如过氧化物酶）后，加入待测样品后，样品中的葡萄糖与电极表面的GOD发生反应，产生葡萄糖酸和水，同时释放出电子。

电子通过电极传递至体外回路，产生电流信号。

3. 电流信号测量：葡萄糖生物传感器通过测量电路测量电流信号，将其转换为葡萄糖浓度，并输出至显示设备或记录设备。

通常情况下，葡萄糖生物传感器的检测范围在0.1-10mmol/L之间，可精确到0.1mmol/L以下。

总之，葡萄糖生物传感器的工作原理是将生物酶反应和电化学传感器技术相结合，通过测量电流信号来定量检测样品中的葡萄糖浓度。

其具有操作简便、快速、准确等特点，在临床医学中广泛应用于糖尿病的诊断和治疗。

葡萄糖生物传感器的进展过程及研究成果[文献综述]

文献综述葡萄糖生物传感器的进展过程及研究成果摘要：总结了葡萄糖生物传感器研究的发展过程；阐述了第一代经典葡萄糖酶电极、第二代传递介体传感器及第三代直接传感器的原理和特性，并介绍了其它类型的葡萄糖传感器技术及产品，部分产品在医学上的应用。

最后，总结和展望了葡萄糖生物传感器研究及应用的发展趋势。

关键词：葡萄糖；生物传感器；医学领域；进展引言：葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器。

葡萄糖生物传感器的发展基于两个方面的技术基础：第一，葡萄糖是动物和植物体内碳水化合物的主要组成部分，葡萄糖的定量测定在生物化学、临床化学和食品分析中都占有很重要的位置，其分析方法的研究一直引起人们的关注。

特别是临床检验中对血糖分析技术的需求，促进了葡萄糖酶分析方法建立；第二，1954年，Clark建立了氧电极分析方法。

1956年又对极谱式氧电极进行了重大改进，使使活体组织氧分压的无损测量成为可能，并首次提出了氧电极与酶的电化学反应理论。

根据Clark电极理论，自20世纪60年代开始，各国科学家纷纷开始葡萄糖传感器的研究。

经过近半个世纪的努力，葡萄糖传感器的研究和应用已有了很大的发展，在食品分析、发酵控制、临床检验等方面发挥着重要的作用[1]。

1 经典葡萄糖酶电极1962年，Clark和Lyon发表了第一篇关于酶电极的论文[2]。

1967年Updik和Hicks首次研制出以铂电极为基体的葡萄糖氧化酶（GOD）电极。

用于定量检测血清中的葡萄糖含量[3]。

这标志着第一代生物传感器的诞生。

该方法中葡萄糖氧化酶固定在透析膜和氧穿透膜中间，形成一个“三明治”的结构，再将此结构附着在铂电极的表面。

在施加一定电位的条件下，通过检测氧气的减少量来确定葡萄糖的含量。

由于大气中氧气分压的变化，会导致溶液中溶解氧浓度的变化，从而影响测定的准确性[4]。

为了避免氧干扰，1970年，Clark对其设计的装置进行改进后，可以较准确地测定H 2O2的产生量，从而间接测定葡萄糖的含量[5]。

基于贵金属纳米结构的电化学葡萄糖生物传感研究

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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。

生物传感器的研究进展综述

生物传感器的研究进展综述生物传感器是一种利用生物分子识别元件和转换元件将生物分子浓度转换为可量化电信号的装置。

本文综述了生物传感器的研究现状、研究成果及未来发展方向。

本文将介绍生物传感器的分类，概述其在医学、环境监测等领域的应用，并指出未来生物传感器研究的关键问题和研究方向。

关键词：生物传感器、生物分子识别、转换元件、应用领域、研究现状、未来发展生物传感器是一种具有极高选择性和灵敏度的生物分析工具，可用于检测生物分子、药物、微生物等物质。

本文旨在综述生物传感器的研究进展，包括研究现状、研究成果及未来发展方向。

我们将介绍生物传感器的分类，概述其在医学、环境监测等领域的应用，并指出未来研究的关键问题和研究方向。

近年来，生物传感器技术取得了显著的进展。

在制造工艺方面，研究人员采用纳米技术、微制造工艺等手段，实现了传感器的高灵敏度、低噪声和微型化。

在材料选择方面，新型生物兼容性材料如碳纳米管、石墨烯等的应用为生物传感器的性能提升提供了新的途径。

同时，信号检测与处理技术的不断进步也为生物传感器的准确性和可靠性提供了保障。

生物传感器在医学、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

在医学领域，生物传感器可用于实时监测患者的生理参数，如血糖、尿酸等，为医生的诊断和治疗提供依据。

在环境监测领域，生物传感器可用于检测空气、水体中的有害物质，为环境保护和公共卫生提供信息支持。

然而，生物传感器研究仍存在一定的不足。

生物传感器的稳定性仍有待提高，尤其是对温度、湿度等环境因素的抗干扰能力。

当前生物传感器的灵敏度和选择性仍不能满足某些复杂体系的需求。

生物传感器的应用领域仍需进一步拓展，特别是在食品检测、农业等领域的应用仍需加强研究。

随着科学技术的不断发展，生物传感器未来的发展方向将涉及以下几个方面：新型传感器材料的研发：未来生物传感器将更多地采用新型纳米材料、高分子材料等具有优异物理化学性能的材料，以提高传感器的灵敏度、稳定性和耐用性。

文献综述讲座报告

讲座报告题目：葡萄糖生物传感器研究进展专业：生物医学工程学号：080303024姓名：王雅琳葡萄糖生物传感器研究进展葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器。

葡萄糖生物传感器的发展基于两个方面的技术基础:第一,葡萄糖是动物和植物体内碳水化合物的主要组成部分, 葡萄糖的定量测定在生物化学、临床化学和食品分析中都占有很重要的位置,其分析方法的研究一直引起人们的关注。

特别是临床检验中对血糖分析技术的需求,促进了葡萄糖酶分析方法建立;第二,1954年,Clark建立了氧电极分析方法。

1956年又对极谱式氧电极进行了重大改进,使活体组织氧分压的无损测量成为可能,并首次提出了氧电极与酶的电化学反应理论。

根据Clark电极理论,自20世纪60年代开始,各国科学家纷纷开始葡萄糖传感器的研究。

经过近半个世纪的努力,葡萄糖传感器的研究和应用已有了很大的发展,在食品分析、发酵控制、临床检验等方面发挥着重要的作用。

1 经典葡萄糖酶电极1962年,Clark和Lyons发表了第一篇关于酶电极的论文。

1967年Updik和Hicks首次研制出以铂电极为基体的葡萄糖氧化酶(GOD)电极,用于定量检测血清中的葡萄糖含量。

这标志着第一代生物传感器的诞生。

该方法中葡萄糖氧化酶固定在透析膜和氧穿透膜中间,形成一个“三明治”的结构,再将此结构附着在铂电极的表面。

在施加一定电位的条件下,通过检测氧气的减少量来确定葡萄糖的含量。

由于大气中氧气分压的变化,会导致溶液中溶解氧浓度的变化,从而影响测定的准确性。

为了避免氧干扰,1970年,Clark对其设计的装置进行改进后,可以较准确地测定H2O2 的产生量,从而间接测定葡萄糖的含量。

此后,许多研究者采用过氧化氢电极作为基础电极,其优点是,葡萄糖浓度与产生的H2O2 有当量关系,不受血液中氧浓度变化的影响。

早期的H2O2 电极属于开放型,即铂电极直接与样品溶液接触,干扰比较大。

电化学葡萄糖传感器研究进展_吴爱坪

2015年第23期科技创新科技创新与应用电化学葡萄糖传感器研究进展吴爱坪（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215000）葡萄糖检测在医学、食品、生物技术及工业等领域有着广泛的应用，例如在医学上，常用电化学葡萄糖检测试条对病人血液、尿液或是唾液中的葡萄糖进行检测，从而指导饮食调节或是调整糖尿病用药，有助于糖尿病病情的治疗与控制；在食品方面，葡萄糖常见的碳水化合物，分析食品中（如饮料、果汁等饮品中）的葡萄糖含量也十分必要；葡萄糖含量的多少对微生物的发酵过程也有一定的影响；此外葡萄糖电化学传感器也用于检测工业废水中葡萄糖的含量。

采用电化学传感器检测葡萄糖，其线性检测范围宽、灵敏度高、成本比较低，近年来，获得快速发展，已成为目前研究和应用最多的生物传感器。

1电化学酶传感器酶传感器一般是由固定化酶和电极组合构建而成。

利用酶的高度专一性及催化性，将酶作为生物传感器的敏感元件，从而实现生物分子，如糖类、醇类、有机酸化合物、氨基酸化合物的浓度检测。

用于葡萄糖检测的酶常为葡萄糖氧化酶。

根据检测过程中传感器的电荷传递机理不同，主要有以下几种类型的电流型葡萄糖传感器。

1.1氧气作为电子传递介体在葡萄糖氧化酶存在的条件下，葡萄糖和氧气反应生成葡萄糖酸和双氧水，葡萄糖浓度的变化与双氧水或是氧气的浓度变化成线性关系。

采用电化学方法检测过氧化氧的浓度和氧浓度可实现葡萄糖浓度的检测。

张彦等采用壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶生物传感器测定葡萄糖的含量，通过电极检测氧气消耗量，并依据反应中消耗的氧气与葡萄糖的浓度成正比的关系，建立了检测葡萄糖含量的电化学方法[1]。

由于这类传感器借助于中间物质氧气或是双氧水，极易受检测环境的影响，如氧气不足时，难以对高浓度的血糖进行测定；双氧水浓度过高还容易导致酶的失活[2]。

1.2利用电子媒介体代替氧气作为电子受体电子媒介体，是指能将酶反应过程中产生的电子从酶反应中心转移到电极表面，从而使电极产生相应电流变化的分子导电体。

基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术研究

基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术研究随着现代生活方式和人口老龄化趋势的增加，糖尿病已成为全球公共卫生问题之一。

而葡萄糖作为糖尿病患者必须了解和监测的重要指标，传统的葡萄糖检测方法需要抽取血液，痛苦和麻烦，最近几年，基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术逐渐成为发展趋势。

本文将介绍基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术的优缺点和未来发展趋势。

一、基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术生物医学传感器是一种能够测量生物学特征的仪器，针对不同的检测要求，可以选择不同的生物传感媒介，如酶、抗体等，将其与传感器芯片相结合，从而实现批量快速、灵敏、可靠地测量生物分子。

基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术以其快速、敏感、可靠、无创、低成本等优点成为最热门的葡萄糖检测方法之一。

究其原因，主要是因为生物医学传感器在结构和原理上，相对于传统葡萄糖检测技术具备以下优点：1、灵敏度高传统的葡萄糖检测技术，在低葡萄糖水平下的准确性欠佳，而基于生物医学传感器的葡萄糖检测方法，通过对葡萄糖氧化酶进行修饰，可以增强其在低浓度下的敏感性，实现高效、准确的葡萄糖测量。

2、快速检测传统的葡萄糖检测技术，需要通过抽血来实现葡萄糖测量，并需要经过复杂的处理和分析流程，检测周期较长。

而基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术可以实现实时、快速的葡萄糖测量，缩短检测周期，提高检测效率。

3、无痛无创检测传统的葡萄糖检测技术，需要进行抽血和注射两种操作，过程麻烦而痛苦。

而基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术采用无创和无痛的葡萄糖检测方式，便于糖尿病患者频繁测量血糖值。

二、基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术的未来发展趋势基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术已经在实践中得到广泛应用和推广，但是，其仍存在一些缺点。

可以预期，在未来的研究实践中，通过以下方向的改进和优化，基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术还会有更大的发展空间。

1、提高稳定性目前，基于生物医学传感器的葡萄糖检测技术仍存在一些稳定性方面的问题，如灵敏度丧失等。

生物传感器-文献综述-3110100122-邵建智

检测葡萄糖浓度的酶传感器研究文献1题目：Real-Time Noninvasive Measurement of Glucose Concentration Using a Microwave Biosensor检测机理：通过微波生物传感器，用探头尖端和葡萄糖溶液之间的实时电磁相互作用来检测葡萄糖浓度，微波生物传感器包括一个耦合到探针尖端的电解质谐振器，由于微波谐振器和葡萄糖溶液之间的电磁相互作用，葡萄糖浓度的变化与微波的反射系数直接相关，并且检测分辨率达1毫克/毫升。

检测仪器：如图所示的微波传感器。

分子识别元件：镀金探针尖端检测步骤：微波生物传感器包括一个耦合到探针尖端的电解质谐振器，其共振频率约为4.6GHz，为了获得高的灵敏度，有圆顶点的镀金探针尖端和圆筒形端部需要连接到谐振器的内部循环当中，硅管壁厚TT = 0.4毫米和内径TG = 2.5毫米被安装在圆筒形探针尖端的端部，如图所示。

整个系统放置在机械振动隔离台，测量全部在电磁内进行，其内环境，温度与湿度均自动控制，管内葡萄糖的流速保持着2毫米/秒的速度，利用网络分析仪，可以测得微波谐振器的反射系数，从而得出葡萄糖的浓度。

检测限：0.003dB/(mg/ml)检测时间：实时监控并检测创新性：可以进行无创实时检测不足：微波遥感平台应用不够广泛文献2题目：Measurement of Glucose Concentration in Blood Plasma Based on a Wireless Magnetoelastic Biosensor检测机理：血浆中的无线磁弹性葡萄糖生物传感器描述的基础上，使用质量敏感的磁传感器作为传感器。

葡萄糖生物传感器的制作是用pH敏感的聚合物和葡萄糖氧化酶（葡萄糖氧化酶）和过氧化氢酶的生物层涂布的带状，磁致弹性传感器。

将pH响应聚合物溶胀或收缩，从而改变传感器质量负荷，分别响应于增加或减少的pH值。

在血浆中的葡萄糖氧化酶催化的氧化反应产生葡糖酸，从而使pH敏感聚合物收缩，这反过来又降低了传感器的质量负荷。

石墨烯葡萄糖传感器研究进展

石墨烯葡萄糖传感器研究进展作者：章潇慧来源：《新材料产业》 2016年第4期文/章潇慧中车工业研究院有限公司一、石墨烯在生物医药领域的应用石墨烯，一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的炭质新材料，作为新型的二维原子晶体，以其超高的比表面积（单层石墨烯比表面积理论计算为2 630m2/g）、优异的电子迁移率〔（20 000cm2/（V·s）〕、高的热导率〔导热系数高达5 300W/（m·K）〕、超强的力学性能和良好的生物相容性，成为了科学界以及产业界研究和开发的热点，重点应用于理论物理实验平台、纳米电子器件、超导材料、储能和产能器件、显微滤网和传感器以及生物医药等领域。

在以上众多应用中，以石墨烯及其复合材料为基础，构建生物材料和生物传感器被认为是最具前景的。

石墨烯拥有稳定的化学性质和易功能化的特点，是载药材料研究和发展的新方向；石墨烯具有独特的力学性能，可应用于组织工程和再生医药的开发和应用；结合石墨烯的超级薄膜结构、导电和导热性能，也可用于透射电子显微镜下的生物分子成像；经过化学修饰/功能化的石墨烯可加入到超级灵敏的传感、检测设备的制造，用以制造葡萄糖、胆固醇、血红蛋白和DNA等生物分子检测装置。

在众多石墨烯生物传感器的研究中，对葡萄糖分子的检测开展最早、研究的也最多最深入。

目前，基于石墨烯葡萄糖传感器的研究，主要集中在石墨烯酶电极型葡萄糖传感器和无酶型葡萄糖传感器2种。

本文围绕石墨烯基的葡萄糖传感器展开，总结近年来国际上在石墨烯提高和改善葡萄糖传感器性能方面取得的研究成果，并对石墨烯在葡萄糖传感器方面的应用做出展望分析。

二、石墨烯酶电极型葡萄糖传感器葡萄糖传感器是各种生物传感器中应用最为广泛、研究最为深入的一种。

自从1962年Clark和Lyons首次提出了酶电极型葡萄糖传感器构建，经历了50余年的历程，科学家已经发展了3代葡萄糖传感器，最近更是利用新兴的纳米技术对葡萄糖传感器展开进一步的改进。

基于生物传感器的葡萄糖监测系统设计与开发

基于生物传感器的葡萄糖监测系统设计与开发葡萄糖监测是对糖尿病患者进行血糖水平监测的关键。

随着技术的进步，基于生物传感器的葡萄糖监测系统的设计和开发成为了解决糖尿病患者血糖监测需求的重要途径。

本文将介绍基于生物传感器的葡萄糖监测系统设计和开发的关键技术和挑战，并探讨其在临床实践中的应用前景。

首先，基于生物传感器的葡萄糖监测系统设计和开发需要解决传感器的灵敏度、选择性和稳定性等关键技术问题。

传感器的灵敏度是指它对血液中葡萄糖浓度变化的检测能力，而选择性则是指传感器只对葡萄糖做出响应，不受其他物质的干扰。

稳定性是指传感器在长时间使用过程中保持性能不变的能力。

为了解决这些问题，研究人员已经提出了许多创新的传感器设计，其中包括应用纳米材料、功能化修饰和生物催化等方法。

其次，基于生物传感器的葡萄糖监测系统还需要解决数据采集、传输和处理等技术问题。

数据采集是指从传感器中获取血糖水平的信息，传输是将获取的数据传输到监测设备或移动终端，而处理是对数据进行分析和存储。

为了实现高效的数据采集、传输和处理，研究人员已经提出了无线传输技术、云计算和大数据分析等方法，从而提高了监测系统的实时性和准确性。

此外，基于生物传感器的葡萄糖监测系统还需要考虑使用者的舒适性和便携性。

传统的葡萄糖监测方法通常需要进行血液抽取，这对患者来说可能会引起不适，同时也不方便在日常生活中进行监测。

因此，研究人员已经提出了一些非侵入式监测方法，如透皮传感器和光学传感器，以减少对患者的不适，并提高监测的便携性和持续性。

基于生物传感器的葡萄糖监测系统在临床实践中已经取得了显著的成果。

首先，它可以提供患者实时血糖水平的监测数据，帮助患者更好地了解自己的糖尿病情况，并进行个性化的治疗和管理。

其次，它可以提供医生对患者血糖水平的监测数据，帮助医生制定更有效的治疗方案和预防措施。

此外，基于生物传感器的葡萄糖监测系统还可以提供实时警报和远程监护功能，帮助患者和医生及时发现和处理血糖异常情况。

葡萄糖传感器技术的应用发展

葡萄糖传感器技术的应用发展随着计算机、微电子和生物技术的发展，葡萄糖传感器技术已经得到了广泛的应用和发展。

葡萄糖传感器作为一种先进的、高度敏感的检测设备，可以广泛应用于糖尿病治疗、食品生产、环境监测等领域。

在未来，随着技术的不断创新和完善，葡萄糖传感器技术将在更多的领域发挥其独特的作用。

一、葡萄糖传感器技术的基础葡萄糖传感器技术的实现基于特定的生物材料或化学试剂，它们可以将葡萄糖的浓度转化为一种可测量的信号。

葡萄糖传感器最初是在1956年首次发明的，它使用了一种特定的酶，可以将葡萄糖转化为另一种化合物，进而产生电流变化。

由于这种传感器的灵敏度较低，因此无法在实际应用中得到广泛的应用。

随着时间的推移，葡萄糖传感器技术也在进一步的完善和改进。

例如，现代的葡萄糖传感器使用了更高效的酶，可以将葡萄糖转化为葡萄糖酸或过氧化氢等化合物。

这种方法可以提高传感器的灵敏度，并减少在阈值下额外的信号干扰。

二、葡萄糖传感器技术的应用领域葡萄糖传感器技术可以在许多应用领域中得到广泛的应用。

以下是一些关键的应用领域：1. 糖尿病治疗葡萄糖传感器技术可以在糖尿病治疗中得到广泛应用。

它可以通过检测血糖的浓度，及时发出警报，让糖尿病患者在必要时及时使用胰岛素或其他药物进行额外的治疗。

这种传感器通常是通过皮下注射或其他体外装置进行植入，以便在血液中检测出葡萄糖的浓度变化。

这种技术的发展为糖尿病治疗带来了重大的改善。

2. 食品生产葡萄糖传感器技术可以在食品生产中得到广泛应用。

例如，在啤酒酿造过程中，发酵的麦芽中含有葡萄糖，而麦芽在发酵过程中会将其转化为酒精。

通过检测麦芽中葡萄糖的浓度，可以监测酒精的生产过程，并确定最终的酒精浓度。

这种传感器还可以用于其他食品生产中，例如在果汁和饮料中检测糖的含量。

3. 环境监测葡萄糖传感器技术可以在环境监测方面得到广泛应用。

例如，它可以用于监测污染物在水中的浓度变化，或用于检测植物在土壤中的生长情况。

葡萄糖生物传感器检测方法的研究进展

第２９卷第１２期２０１２年１２月
应用化学ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ
Ｖｏｌ．２９Ｉｓｓ．１２Ｄｅｃ．２０１２
葡萄糖生物传感器检测方法的研究进展
将ＳＷＣＮＨｓ与ＧＯｘ结合并且采用二茂铁羧酸作为媒介体检测葡萄糖的含量，该传感器具有灵敏度高、
［１５］检测限低以及选择性好等优点。２０１０年，Ｚｈｕ和Ｘｕ综述了ＳＷＣＮＨｓ的应用。２０１０年，Ａｌｗａｒａｐｐａｎ１６］等［采用酶掺杂石墨烯纳米片来增强葡萄糖生物传感，该方法使用聚吡咯石墨烯ＧＯｘ电化学检测葡
小来检测待测底物的浓度，反应如式（３）、（４）和（５）所示。Ｅｎｚｙｍｅｌａｙｅｒ：ＧＯＤｌｕｃｏｓｅ→ ＧＯＤｌｕｃｏｎｏｌａｃｔｏｎｅ（ｏｘ）＋ｇ（ｒｅｄ）＋ｇＭｏｄｉｆｉｅｄｌａｙｅｒ：ＧＯＤＯＤＨ → Ｇ（ｒｅｄ）＋Ｍ（ｏｘ）（ｏｘ）＋Ｍ（ｒｅｄ）＋２Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：Ｍ（ｅ → Ｍ（ｒｅｄ）ｏｘ）＋ｎ第二代葡萄糖生物传感器电子转移机理如图３所示。该传感器由于使用了电子媒介体，可有效地促进电子转移，因此，克服了第一代生物传感器溶解氧浓度不稳定性和测定过氧化氢时常伴随干扰的不
［１７］（Ａ），ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｒｅｄｏｘｍｅｄｉａｔｏｒｓ（Ｂ），ａｎｄｄｉｒｅｃｔｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎＧＯｘａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ（Ｃ）