电化学免疫传感器

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一种基于纳米金/石墨烯/普鲁士蓝（PB） 修饰玻碳电极非标记免疫传感器
传感器在含不同浓度人lgG的PBS溶液（pH6.98）中测定，响应电流与人lgG 浓度在 5.55~455.5ng/ml 范围内有良好的线性关系，R2=0.9926，检出限 为0.012ng/ml PB
GCE PB/GCE
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第一篇 电化学免疫传感器
1.1
根据2001年ＩＵＰＡ Ｃ的对生物传感器分 类标准,电化学免疫 传感器是基于抗原 抗体反应的,可进行 特异性的定量或半定 量分析的自给式的集 成器件,其中抗原/抗 体是分子识别元件, 且与电化学传感元件 直接接触,并通过传 感元件把某种或者某 类化学物质浓度信号 转变为相应的电信号。
第二篇 应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ德 笃学 崇实 尚新
酶/酶免疫电极最佳制备方式的确定 及其微观分析
原理：首先将酶固定在电极表面上(或经修饰的电极表面上)，然后利 用双官能团交联剂(戊二醛)将抗体耦联在酶上，由此即制得酶免疫电 极.酶电极通过戊二醛作用与抗体相连,抗体可能改变了酶的结构或占据 了酶的活性中心，从而降低了酶对底物的催化效率.抗原与抗体结合后, 部分地恢复了酶固有的构型或是部分地释放了酶的活性中心,这样就又 提高了酶的催化活性，抗原同抗体的结合调制了由酶催化活性的改变 而引起的介体电极的响应电流的变化,从而达到检测抗原的目的。
预处理 镀铂
GOD
戊二醛
抗体
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利用电化学方法测定各种实验条件下酶电极、 酶免疫电极的电化学响应特性,以期确定 这种新型生物电极的最佳制备条件 1)酶免疫电极最佳制备条件是:镀铂状态下, 30U GOD、0.8 mg/mL SEC1抗体. 2)以所制备的SEC1酶免疫电极检测SEC1抗原, 在0~6Lg/L范围内,响应电流随抗原 浓度呈线性变化.超过10Lg/L时,响应常会达 到饱和状态.抗原浓度的进一步提高,将导致 响应下降,这符合免疫分析中的钩状效应.
检测食品中毒素的种类及电化学免疫传感器类型
毒素
SEB AFB1
免疫传感器类型
阻抗型 电导型
标记酶
— 辣根过氧化酶
检出限
10pg/mL 0.1ng/mL
AFB1
AFB1 AFB1 AFM1 AFM1 河豚毒素(TTX)
阻抗型
电流型 电流型 阻抗型 电流型 电流型
—
碱性磷酸酶 辣根过氧化酶 — 辣根过氧化酶 碱性磷酸酶
GE
GE/PB/GCE
氯金酸
抗体
GNPS/GE/PB/GCE
BSA
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Self-assembled graphene platelet-glucose oxidase nanostructures for glucose biosensing
传感器响应电流与葡萄糖浓度在 2~22 mM 范围内有良好的线性关系，R2=0. 9987，在信噪比为3的时候检出限为20μM
电容型免疫 传感器 电位型免疫 传感器 电导型免疫 传感器 电流型免疫 传感器
电化学 免疫 传感器
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电容型免疫传感器
电容型免疫传感器是一种高灵敏非标记型免疫传感技术。当金属电极 与电解质溶液接触，在电极/溶液的界面存在双电层，它可以用类似于 电容器的物理方程来描述：
C=Aε0ε/dε
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石墨烯/导电高分子/离子液体修饰的 黄曲霉毒素B1免疫传感器的制备及应用
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研究表明： 石墨烯和纳米金的引入明显提高了修饰层的电 子转移速率，电极的表观活性面积由裸电极的 0.1772 cm2 增加到 0.2640 cm2。当AFB1浓度 在3.2×10-15~3.2×10-13 mol/L范围内，传感 器的交流阻抗响应值与浓度的呈线性关系，相 关系数R2=0.994，检出限为 1.1×10-15 mol/L， 传感器在4℃下保存20周以上，电化学响应保持 基本不变。
其中C为界面电容，ε0为真空介电常数，ε为电极/溶液界面物质介电常 数，A是电极与溶液的接触面积，d是界面层厚道。 电极/溶液的界面电容能灵敏反应界面物理化学性质的变化，当极性低 的物质吸附到电极表面上时，d就会增大，ε就会减少，从而使界面电 容降低。电容型免疫传感器就是基于将抗体固定在电极表面，当抗原 抗体在电极表面复合时，界面电容相应地降低，据此检测抗原的量。
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电位型免疫传感器
电位型免疫传感器是基于测量电位变化来进行免疫分析的生物传 感器,集酶联免疫分析的高灵敏度和离子选择电极、气敏电极的高 选择性于一体,直接或者间接用于各种抗原、抗体的检测,它具有可 实时监测、响应时间较快等特点。根据不同的传感器原理发展了 基于膜电位测量和基于离子电极电位测量两种电化学免疫传感器。 前一种膜电位测量因其免疫电极灵敏度低,故未得到实际应用。后 一种离子选择性电极免疫传感器的原理是先将抗体共价结合于离 子载体,然后固定在电极表面膜内,当样品中的抗原选择性地与固定 抗体结合时,膜内离子载体性质发生改变而导致电极上电位的变化, 从而测得抗原浓度。
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饲料中黄曲霉毒素 B1 的纳米金 修饰电化学免疫传感器研究
同时固定四羧基酞菁钴Ⅲ（CoPc）、HRP 酶标记黄曲霉毒 素 B1 抗体（HRP- Ab- AFB1）以及纳米金微粒在玻碳电极表面 的 Nafion 膜上，制备了可用于快速测定饲料中黄曲霉毒素 B1 （AFB1） 的新型电化学传感器（GCE| Nafion/CoPc/Au/HRP- A b- AFB1）。 CoPc 对 H2O2的还原具有催化作用；当该传感器在 含 AFB1 样品的溶液中温育 20 min 后，AFB1 与 Ab- AFB1 的 免疫结合导致 HRP 的活性中心与 CoPc 之间的电子传递被部分 阻碍，使 HRP 对 H2O2电催化氧化电流 Io 降低。ΔIo 与 AFB1 浓度在 1.0~200 ng/mL 呈线性关系，检测限为0.5 ng/ mL。
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电导型免疫传感器
导电率测量法可大量用于化学系统中，因为许多 化学反应都产生或消耗多种离子体，从而改变溶液的
总导电率。通常是将一种酶固定在某种贵重金属电极
上（如金、银、铜、镍、铬），在电场作用下测量待 测物溶液中导电率的变化。
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电流型免疫传感器
电流型免疫传感器测量的是恒定电压下通过电化学室的电流，待测物 通过氧化还原反应在传感电极上产生的电流与电极表面的待测物浓度 成正比。此类系统有高度的敏感性，以及与浓度线性相关性等优点。 原理主要有竞争法和夹心法两类。前者是用酶标抗原与样品中的抗原 竞争结合氧电极上的抗体,催化氧化还原反应,产生电活性物质而引起电 流变化,从而测定样品中的抗原浓度;后者则是在样品中的抗原与氧电极 上的抗体结合后,再加酶标抗体与样品中的抗原结合,形成夹心结构,从而 催化氧化还原反应,产生电流值变化。
0.1μg/L
20pg/mL 0.07ng/mL 15ng/L 39ng/L 0.016ng/mL
赫曲霉毒素A (OTA)
烟曲霉毒素(Fm s)
电流型
电流型
碱性磷酸酶
辣根过氧化酶
0.2ng/mL
5μg/L
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吸附法
介孔材料表 面生物分子 的固定方法
共价建合法
交联法
包埋法
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金纳米粒子-壳聚糖-石墨烯纳米复合材料的制备 及其在生物电化学中的应用
修饰电极不仅可成功地实现GOD 与电极间的直接电子转移，还对葡萄糖表 现出良好的催化性能。催化的线性范围为2.1～5.7μmol/L, 检出限为0.7 μmol/L, 灵敏度为79.71 mA•cm－2•mM－1