一氧化氮电化学传感器及其在生物医学中的应用
电化学传感技术在生物医学领域中的应用
电化学传感技术在生物医学领域中的应用电化学传感技术是一种使用电化学信号来检测、测量和分析化学物质的方法。
因其高灵敏度、快速响应和实时监测等特点,近年来被广泛应用于生物医学领域,如糖尿病管理、癌症诊断、药物筛选、DNA检测等领域。
1. 糖尿病管理糖尿病是一种常见的代谢性疾病,患者需要定期检测血糖水平。
传统的血糖测量方法为穿刺式监测,需要患者多次采血,疼痛、感染等问题。
而电化学传感技术可以通过患者的皮肤检测血糖水平,非侵入性测量可降低患者的痛苦感。
研究表明,电化学传感仪器可以通过感应电极检测葡萄糖的浓度,并将结果显示在监测器上。
根据监测器上的结果,患者可以及时调整药物剂量,避免发生低血糖和高血糖等问题。
2. 癌症诊断癌症是严重的健康问题,及早发现癌症可以提高治疗效果、延长患者生命。
而电化学传感技术可以通过检测人体间的化学变化来检测癌症早期生物标志物。
例如,通过检测血浆中的肝癌标志物AFP,可以在未出现肿瘤明显症状时快速诊断出肝癌。
另外,电化学传感技术还可以利用纳米材料对肿瘤的磁性治疗进行监测,提高治疗效果。
3. 药物筛选药物筛选是药物研究的重要环节,必须进行大量实验研究,检测药物对细胞、组织和器官的影响。
电化学传感技术可以通过检测药物的电化学行为来分析药物在体内的活性、稳定性和毒性,从而筛选出更加安全、有效的药物。
例如,利用生物图像化学分析法,可以通过检测药物代谢物的电化学信号来确定药物的代谢途径和稳定性。
4. DNA检测DNA检测是现代医学里的一个关键领域,提供了诊断、预防和治疗疾病的新方法。
而电化学传感技术可以利用DNA电化学反应来检测基因突变和DNA序列,检测病毒、细菌、肿瘤等生物标记物。
例如,利用电化学传感技术对新冠病毒PCR扩增产物的检测,能够提高检测准确性、快速检测和节约成本。
总之,电化学传感技术在生物医学领域中的应用为医学发展提供了新的方向。
当然,在应用上还有许多需要解决的难题,比如传感器的灵敏度、选择性、稳定性等方面还有待提高。
生物医学传感器技术的研究和应用
生物医学传感器技术的研究和应用生物医学传感器技术是应用于医学领域,通过记录人体特定的生命信号来提供有用的信息,以便改进医疗诊断和治疗的先进技术。
生物医学传感器技术已经成为现代医学的重要组成部分,它能够在迅速发展的医学领域中提供革命性的解决方案,以改善人类医学健康。
1. 生物医学传感器的原理和分类生物医学传感器是一种能够感知模拟或数字化的生物学信号并将其转换成可供分析和显示的数据的设备。
它是通过使用一些生物化学和物理原理来工作的。
常用的生物医学传感器可以分为:(1)电化学传感器:电化学传感器利用电化学原理感知特定物质或生物分子,并把这些信号转换成电信号。
(2)光学传感器:光学传感器使用光学原理,如吸收、荧光、散射和反射等特性来感知与生物体相互作用的光学信号。
(3)机械传感器:机械传感器或力传感器可以测量压力、荷重和力度。
(4)生物分子传感器:生物分子传感器特异性地感知生物分子如蛋白质、DNA等,因此用于测量生物分子的浓度或检测其活性。
2. 生物医学传感器的应用生物医学传感器被广泛应用于各种用途。
它们不仅在医疗诊断和治疗方面发挥了重要作用,还在医学研究和生命科学领域产生了很大影响。
(1)健康监测:生物医学传感器被用于监测患者的健康状况。
例如,在移动设备上使用心率传感器和步数计来监测日常活动量,在数字医疗设备上使用血糖测量系统来监测糖尿病患者的血糖水平。
(2)疾病诊断:生物医学传感器在检测疾病方面极为重要,如病毒、癌症和其他疾病方面的诊断。
例如,生物分子传感器可以检测癌细胞的生长和病毒的存在,从而帮助诊断。
(3)药物研究开发:生物化学传感器是制药和研究开发中极为重要的工具,可以用于药物筛选、药物代谢和药效学研究中。
(4)可穿戴医疗设备:随着科技的不断发展,可穿戴生物医学传感器设备正在成为越来越流行的趋势。
例如,监测血压、血氧水平、呼吸率和心跳等健康指标的健康手环。
3. 生物医学传感器的未来发展生物医学传感器技术正在不断发展和进步。
电化学传感器在医学诊断中的应用
电化学传感器在医学诊断中的应用随着科技的不断发展,电化学传感器在医学诊断中的应用越来越广泛。
电化学传感器是一种能够将化学反应转化为电信号的装置,通过测量电流、电压或电阻等参数来检测和分析生物体内的化学物质。
它具有高灵敏度、快速响应和低成本等优点,因此在医学领域具有广阔的应用前景。
首先,电化学传感器在疾病诊断中发挥着重要作用。
例如,血糖传感器是一种常见的电化学传感器,可以实时监测糖尿病患者的血糖水平。
传统的血糖检测方法需要抽血,而血糖传感器可以通过皮肤上的微小针头感知到血液中的葡萄糖浓度,并将其转化为电信号输出。
这种非侵入式的检测方法不仅减少了患者的痛苦,还可以提供更加准确和实时的数据,帮助医生更好地控制患者的血糖水平。
其次,电化学传感器在药物监测和治疗中也具有重要作用。
药物浓度的监测对于调整药物剂量和治疗效果的评估至关重要。
电化学传感器可以实时监测药物在体内的浓度变化,并将数据传输到医疗设备或智能手机等终端,以供医生进行分析和决策。
这种个性化的药物监测系统可以提高药物治疗的效果,减少副作用和药物滥用的风险。
此外,电化学传感器在病原体检测和疾病预防中也有广泛应用。
传统的病原体检测方法通常需要样本采集、实验室处理和复杂的分析过程,耗时且操作复杂。
而电化学传感器可以通过与病原体特定的生物分子相互作用,快速、准确地检测其存在。
例如,电化学DNA传感器可以检测细菌、病毒等病原体的DNA序列,从而实现早期病原体的检测和预防。
这种便携式的检测方法不仅可以提高检测的准确性和灵敏度,还可以减少检测时间和成本,有助于及早发现和控制传染病的传播。
然而,电化学传感器在医学诊断中还面临一些挑战。
首先,传感器的灵敏度和选择性需要进一步提高,以确保准确的检测结果。
其次,传感器的长期稳定性和耐用性也是一个关键问题,特别是在体内环境中的应用。
此外,传感器的制备和集成技术也需要不断改进,以提高生产效率和降低成本。
总之,电化学传感器在医学诊断中的应用具有广阔的前景和巨大的潜力。
化学传感器在生物医学领域中的应用研究
化学传感器在生物医学领域中的应用研究化学传感器是一种能够检测和测量特定化学物质或生物分子的装置。
它的原理基于化学反应,利用一种化学材料感知外部环境中的分子信息并将其转化为电信号,从而实现了对目标分子的检测和分析。
化学传感器具有高灵敏度、选择性、反应速度快等特点,在医疗、生物学、环境保护、食品安全等领域中有广泛的应用。
生物医学领域中,化学传感器在诊断与治疗、药物研发、疾病监测等方面都发挥着不可替代的作用。
下面从这几个方面详细探讨其应用。
一、诊断与治疗1. 糖尿病诊断与管理糖尿病是一种常见的慢性疾病,临床上通常采用测定血液中的葡萄糖水平进行诊断与治疗。
传统的检测方法是采用血液样本,造成疼痛和不必要的损伤。
而基于化学传感器的非侵入式监测方法可以避免这种问题。
例如,利用氧化酶固定在纳米粒子表面的电化学传感器,可以实现对血糖的准确监测。
这种传感器通过检测电流的变化,可对血液中的葡萄糖水平进行快速准确的检测。
此外,利用糖化血红蛋白传感器,还可以检测糖尿病患者的长期血糖控制情况。
2. 心血管疾病监测心血管疾病是当前全球范围内的一个重大健康问题。
传统的心血管疾病监测方法需要进行医学图像学检查或者进行心电图、心脏超声等检查,对患者是一种很大的负担。
而基于化学传感器的检测方法可以有效地缓解这种负担。
例如,利用血清中的肌钙蛋白检测器,可以快速检测出患者是否患有急性心肌梗死或者心肌损伤等疾病。
同时,还可以利用一种特殊的生物传感器分析血清中的TNF-α水平,确定患者是否存在心血管疾病风险。
二、药物研发药物的研发是一个漫长而复杂的过程,需要不断地验证新药的安全性和有效性。
传统的药物研发方法主要依赖于动物实验和临床试验。
this,而化学传感器的出现为药物研发带来了一种全新的技术平台。
特别是在药物吸附和排泄等方面,化学传感器能够实现药物在体内的实时监测。
同时,利用化学传感器还可以对药理学过程中的生物标志物进行可靠精准的检测和分析,加速新药的开发形成。
一氧化氮(NO)的生物学作用
一氧化氮(NO)的生物学作用NO是一种带有不成对电子的气体,化学性质不稳定,半衰期很短,仅有几秒钟,易形成硝酸盐和亚硝酸盐。
长期以来,人们只知道NO 是一种环境污染物,是酸雨的诱导者,却从未认识到这小小的气体分子在生物体内发挥着不容忽视的作用,成为20世纪90年代的研究热点,在1992年被Nature杂志誉为“明星分子”,其研究至今方兴未艾。
1978年,美国纽约州立大学Furochott等在一次偶然的机会中发现Ach对内皮保存完整的兔离体主动脉环具有舒张作用;而对去内皮螺旋条则具有收缩作用。
后来证明Ach作用于内皮细胞,产生了一种弥散因子,称为内皮细胞依赖性舒张血管因子(EDRF),后来证明EDRF即为NO.NO以L-Arg为底物,在一氧化氮合成酶(NOS)的催化下生成。
NOS经实验证明是NADPH-黄递酶,此酶按其细胞和组织来源共有三种亚型:神经元型NOS(nNOS);内皮型NOS(eNOS);诱导型NOS(iNOS)。
前两种在细胞处于生理状态下即可表达,是钙离子和钙调蛋白依赖型,合称为结构型NOS(cNOS),后一种为非钙依赖型,在细胞受到刺激时可大量表达。
由于NO扩散快,易被降解,其合成部位常用NOS的分布部位来表示。
用免疫组织化学和NADPH-黄递酶组织化学法发现,脊椎动物的许多部位如脑、胃肠道、肺、心血管、子宫、卵巢、巨噬细胞甚至骨骼肌细胞中有NOS阳性细胞分布。
作为一种低分子量的脂溶性分子,NO产生后以扩散的形式作用于其周围的组织和细胞,其“受体”是一些酶或其他分子中的二价铁离子。
当NO与鸟苷酸环化酶(GC)的铁离子结合后,GC便被激活,从而产生一系列的生物学效应。
NO在生物体内像一柄“双刃剑”,发挥着双重作用。
适量的NO 释放,能引起生物体的一系列生理作用,而NO的释放过量或不足,则产生一系列病理作用,危害人体健康。
NO是一种极不典型的中枢和外周神经系统的递质,因为它并非包裹在突触囊泡中或以细胞排粒作用而释放,也不作用于典型的细胞表面受体,但由于其扩散快,传导距离长而在学习和记忆中发挥作用。
一氧化氮在急诊医学的进展及应用
一氧化氮在急诊医学的进展及应用前言一氧化氮 (Nitric Oxide, NO) 是一种重要的生物活性物质,在生物学、医学领域的应用日益广泛。
其中,在急诊医学领域,一氧化氮在预防和治疗许多疾病中的应用正在得到越来越多的关注。
本文将深入探讨一氧化氮在急诊医学中的进展及应用。
一氧化氮的基本信息一氧化氮是一种无色、气体状态的化合物,由一分子氮和一分子氧组成。
它是一种重要的生物活性物质,与多个组织器官的生理调节和疾病发展密切相关。
R. F. Furchgott、L. J. Ignarro 和 F. Murad 因在一氧化氮领域的研究中作出的贡献于1998年共同获得诺贝尔医学奖。
一氧化氮的生物学作用在人体内,一氧化氮的合成主要由内皮细胞、神经元、血小板和淋巴细胞等多种细胞类型中的NO合酶类酶谷胱甘肽过氧化物酶 (NOS) 完成,其中的三种亚型分别为内皮型NOS (eNOS)、神经型NOS (nNOS) 和诊断型NOS (iNOS)。
eNOS 通常在内皮细胞中表达,并调节血管舒张和收缩过程,保持血流稳定。
nNOS 则主要位于神经元和肌肉组织中,负责调节神经传导,影响平滑肌张力并参与其他的生理过程。
iNOS 可能参与炎症和免疫反应等多种病理生理过程中,主要合成一氧化氮以杀死细菌或抗击炎症。
一氧化氮具有多种生物学作用,主要表现为:•血管扩张•抗菌和抗炎•调节神经传导•抑制血小板的激活和凝聚•保护心肌和神经元等一氧化氮在急性期疾病中的应用1.急性呼吸衰竭急性呼吸衰竭是一种常见的严重急性疾病,可由肺部感染、肺血栓、肺水肿等多种原因导致。
在急性呼吸衰竭的治疗中,氧疗是常见的治疗手段。
而一氧化氮通过减轻肺血管平滑肌紧张,扩张肺血管而减轻肺血管阻力,改善肺血流动力学,在急性呼吸衰竭中也被广泛使用。
研究表明,与单静脉注射亚硝酸盐预防性使用相比,局部吸入一氧化氮有效减少呼吸机相关的肺炎、氧中毒等并发症。
2.急性心脏衰竭急性心脏衰竭是一种常见的危机性疾病,心脏功能减退,出现循环衰竭、肺淤血等症状。
生物电化学传感器原理及其医学应用
生物电化学传感器原理及其医学应用生物电化学传感器是一种基于生物体内生化反应产生的电信号来检测和分析生物分子的传感器。
其原理是通过将生物分子与电活性物质进行反应,产生电流或电压信号,从而实现对生物分子的检测和定量分析。
传统的生物分析方法如色谱法、质谱法等存在着设备复杂、耗时长、操作复杂等问题,而生物电化学传感器则具有灵敏度高、选择性好、快速响应等优点,广泛应用于医学领域。
生物电化学传感器的原理是基于生物分子与电活性物质之间的高效反应。
通常,生物分子如蛋白质、DNA、酶等会与电活性物质如酶促反应、免疫反应等发生特定的反应。
这些反应会导致电流或电压的变化,通过测量这些电信号的变化,可以推断出样品中生物分子的含量。
在医学应用方面,生物电化学传感器发挥着重要的作用。
一方面,它可以用于生物分子的检测,如血糖传感器、血脂传感器等。
这些传感器可以实时监测患者的生理状态,对于糖尿病、高血压等疾病的早期诊断和治疗提供了便利和准确性。
另一方面,生物电化学传感器还可以用于药物检测和药物代谢研究。
传感器可以通过测量患者体内的药物浓度来调整药物的剂量,提高治疗效果和减少药物的副作用。
在临床实践中,一些生物电化学传感器已经被广泛应用。
例如,血糖传感器可以实时监测糖尿病患者的血糖水平,帮助他们准确调整胰岛素剂量,避免血糖波动带来的健康风险。
此外,血氧传感器可以测量血液中的氧气饱和度,帮助医生监测病人的呼吸功能和氧气供应情况。
这些传感器具有快速、准确、非侵入性等优点,为医生提供了重要的辅助诊断工具。
除了在临床诊断中的应用,生物电化学传感器还可以用于药物研发和毒性评价。
传感器可以监测药物与生物体内酶的反应过程,从而评估药物的活性和副作用。
通过研究药物的代谢途径和产物,可以预测药物的药效和毒性,为新药研发和临床应用提供重要的参考依据。
总的来说,生物电化学传感器在医学领域具有广泛的应用前景。
它不仅可以改善临床诊断的准确性和效率,还可以提高药物治疗的个体化和精确性。
电化学传感器在医学诊断与治疗中的应用
电化学传感器在医学诊断与治疗中的应用电化学传感器是一种将化学反应转化为电学信号的感应器件。
该技术具有高灵敏度、高选择性、快速响应和操作方便等优点,因此电化学传感技术得到了广泛应用。
在医学领域,电化学传感器已经成为了一种有潜力的、可靠的诊断和治疗工具。
本文将从多个角度介绍电化学传感器在医学诊断与治疗中的应用。
一、电化学传感器在生物分子探测方面的应用电化学传感器常被应用于生物分子探测领域。
很多电化学传感器都是基于酶的反应原理。
例如,葡萄糖传感器即通过酶催化作用将葡萄糖转化成胆红素,然后将这个酵素还原成二价铁离子,至此便生成了一个电流信号,用于检测血糖水平。
这种电化学传感器非常适合应用于糖尿病诊疗,准确、方便、迅速,是一种更加可靠和精确的检测方式。
除此之外,电化学传感器还可以用于体液的检测,如血液中的尿酸、肝功能指标等。
这种方法可以减轻医生们的工作量,并且还可以减少测试时间和误差。
二、电化学传感器在肿瘤诊断方面的应用现在,肿瘤已经成为了公认的癌症病因之一,它的流行率在不断上升。
对于肿瘤识别的需求推动了电化学传感器的发展,使其成为了一种非常有希望的肿瘤诊病工具。
肿瘤病人的尿液中含有较高的代谢产物。
电化学传感器可以检测出这些代谢产物并据此识别肿瘤。
当前的研究表明,通过电化学传感器的诊断方式能够提供更加精确的肿瘤检测方法,避免了其他方法的不足之处。
三、电化学传感器在药物监测方面的应用随着现代医学的不断进步,越来越多的病人需要依靠药物来治疗疾病。
但是药物的使用也存在潜在的风险。
有时调整剂量并不容易,而剂量过高和过低都会对病人的生命安全产生威胁。
因此,如何准确地控制药物的剂量成为了一项重要的医学任务。
电化学传感器通过检测体内药物含量,可判断药物达到的浓度是否在治疗效果的安全范围之内,这项技术也大大降低了误用药物的风险,因为可以确保药量控制在安全的范围以内。
四、电化学传感器在血气分析方面的应用电化学传感器也常常被应用于血气分析方面。
化学传感器在医学诊断中的应用
化学传感器在医学诊断中的应用随着生活水平的提高和人们对健康的重视,医学诊断技术也在不断发展。
传统的医学诊断方法主要是基于医生的临床经验和常规检查,但这些方法存在着误差率高、诊断周期长、成本高等问题。
因此,利用化学传感器开发出高灵敏、高准确性的医学诊断方法已经成为当前医学诊断领域的热门研究方向。
化学传感器是一种能够将化学事件转换成电信号或其他形式的信号的器件,其基本工作原理是利用化学反应引起的电位变化或光学信号变化实现对待测物质的检测和测量。
由于化学传感器具有测量迅速、操作简便、灵敏度高、特异性强等优点,因此在医学诊断中的应用前景广阔。
对于化学传感器在医学诊断中的应用,主要可以从以下几个角度进行阐述:一、血糖检测血糖是人体内的重要指标之一,对于糖尿病患者来说更是至关重要。
传统的血糖检测方法主要是采用血糖仪,但是这种方法需要抽取血液,而且需要时间较长,存在着一定的损伤和感染风险。
而利用化学传感器开发的血糖检测方法则可以实现非侵入式检测,且具有快速、精确、方便等优点。
例如,美国的一家生物技术公司开发出了一种口服血糖传感器,其原理是将血糖检测仪直接嵌入到胶囊中,患者将胶囊吞下后,血糖传感器会在胃中开始工作,并通过无线方式将数据传输给手机或电脑。
这种方法不但方便了患者,而且大大降低了检测成本。
二、癌症检测癌症是一类严重威胁人类健康的疾病,早期发现和治疗对于提高治愈率和生存率至关重要。
传统的癌症检测方法主要是采用医学影像学等技术,但这些方法存在一定的局限性。
而利用化学传感器开发的癌症检测方法则可以提高检测的准确性和灵敏度。
例如,研究人员开发出了一种基于纳米技术的肺癌检测方法。
他们使用化学传感器将检测底物和信号转换器结合起来,利用纳米技术将这种化学传感器载入到类似于雾状吸入器的装置中。
患者在吸入装置中通过呼吸将化学传感器吸入肺部,然后通过手机或电脑可以对检测结果进行实时监测。
三、呼气检测呼气检测是一种通过检测呼气中含量的气体来对人体进行诊断的方法。
化学传感器在生物医学检测中的应用
化学传感器在生物医学检测中的应用近年来,随着科技的不断发展,化学传感器在生物医学检测领域中得到了广泛的应用。
化学传感器是一种能够将化学信号转化为可测量信号的装置,其在生物医学检测中起着举足轻重的作用。
本文将探讨化学传感器在生物医学检测中的应用,并着重介绍其在疾病诊断、药物调控以及环境监测方面的突破性进展。
首先,化学传感器在疾病诊断中的应用已经取得了显著的成果。
例如,在肿瘤诊断方面,研究人员研发出一种基于化学传感器的肿瘤标志物检测方法。
通过检测患者体内的特定标志物,如血清中的肿瘤标志物,可以实现对肿瘤的早期诊断和监测。
这种方法具有灵敏度高、准确性好的特点,为肿瘤的早期筛查提供了一种非侵入性的选择。
其次,化学传感器还在药物调控方面发挥着重要的作用。
随着基因工程技术的不断进步,人们可以通过干预细胞或组织的特定信号通路来治疗疾病。
化学传感器作为一种能够实时监测细胞内或组织中分子活性的工具,为药物调控提供了有效的手段。
例如,在抗癌药物研发中,研究人员利用化学传感器可以实时监测肿瘤细胞对药物的反应,从而指导个体化的治疗方案的设计。
此外,化学传感器还在环境监测中具有广泛的应用前景。
随着人类对环境污染问题的日益关注,传统的监测手段已经无法满足实时、高灵敏度的要求。
而化学传感器由于其高灵敏度、实时监测的特点,成为了环境污染监测的理想工具。
例如,在空气质量监测方面,研究人员利用化学传感器可以实时监测空气中的有害气体,帮助政府和公众了解空气质量状况,并采取相应的措施保护环境和人民的健康。
然而,化学传感器在生物医学检测中还面临一些挑战和限制。
首先是选择性问题。
由于生物体内存在众多的分子,化学传感器需要能够选择性地与目标分子进行结合并进行检测。
因此,研究人员需要设计具有高选择性的传感器来解决这一问题。
其次是灵敏度和稳定性问题。
在生物医学检测过程中,需要对目标分子进行高灵敏度的检测,并且传感器需要保持其灵敏度和稳定性。
因此,研究人员需要不断改进传感器的灵敏度和稳定性。
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。
一氧化氮微电极
一氧化氮微电极1.引言1.1 概述一氧化氮微电极是一种被广泛应用于生物医学研究领域的传感器设备。
一氧化氮,简称NO,是一种重要的气体信号分子,在生物体内具有诸多生理功能和广泛的生物活性。
因此,准确、高灵敏度地检测和监测一氧化氮的浓度对于研究生物体的生理过程以及疾病的发生和发展具有重要意义。
一氧化氮微电极以其高灵敏度和快速响应的特点而备受关注。
该微电极通常由三个主要部分组成:工作电极、参比电极和计数电极。
工作电极是最重要的部分,其通过表面修饰和选择性吸附材料的介入,实现对一氧化氮的高选择性检测。
参比电极主要用于稳定电压和电流,并减小外界环境对电极的影响。
计数电极则用于测量产生的电流信号。
为了制备高性能的一氧化氮微电极,研究人员采用了多种制备方法。
其中,最常用的包括微电子加工工艺和纳米材料修饰技术。
微电子加工工艺利用光刻、蒸发、溅射等工艺,将金属、半导体等材料制作成微米级别的电极结构,从而实现对一氧化氮的敏感检测。
纳米材料修饰技术则通过将金属纳米颗粒、碳纳米管等纳米材料修饰在电极表面,增强了电极的灵敏度和选择性。
综上所述,一氧化氮微电极是一种具有重要应用前景的传感器设备。
通过对一氧化氮微电极的研究,可以实现对一氧化氮浓度的准确检测和监测,为生物医学研究和临床诊断提供有力支持。
未来,随着纳米技术和微纳加工技术的不断发展,相信一氧化氮微电极在检测灵敏度、选择性以及可持续使用性方面将得到进一步提升,为相关研究领域带来更多的创新和进展。
文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织结构和各个部分的简要介绍。
可以按照以下方式编写:1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中,将介绍一氧化氮微电极的背景和重要性。
文章结构部分则对整篇文章进行了简要概述,包括引言、正文和结论的内容。
目的部分明确了本文的研究目的和意义。
正文部分分为两个小节:一氧化氮微电极的原理和一氧化氮微电极的制备方法。
电化学传感器在生物医学检测中的应用
电化学传感器在生物医学检测中的应用电化学传感器是一种基于电化学测量原理的传感器,广泛应用于物质浓度检测、生物分子活性鉴定、环境污染监测等领域。
在生物医学检测中,电化学传感器无论在实验室研究中还是在临床应用中,都扮演着不可或缺的角色。
本文将着重介绍电化学传感器在生物医学检测中的应用及其现状。
一. 电化学传感器原理电化学传感器是一种测量电信号与检测物质浓度之间联系的传感器。
其运作原理是通过控制电极表面的反应来测量检测物质的浓度。
电化学反应可分为两种基本类型:氧化还原反应和离子传输反应。
在氧化还原反应中,电极表面的电荷状态随着电流而变化,在离子传输反应中,则是离子在电解质和电极之间传输。
通过测量电荷或离子的变化,就可以确定检测物质的浓度。
二. 电化学传感器在生物医学检测中的应用电化学传感器可以用于生物分子浓度测量,如DNA浓度测量、蛋白质浓度测量等。
这些传感器使用准备好的电极或微电极,在不同反应条件下,通过直接测量分子的成份、活性和浓度来检测分子的存在。
与传统的化学分析方法相比,电化学传感器具有快速、直接、灵敏和经济的优点。
在临床医学中,电化学传感器的应用更加广泛。
例如,它可以用于对血液中的特定细胞和分子进行检测,用于肿瘤筛查、心血管疾病、糖尿病等常见疾病的检测。
电化学传感器还可以用于监测药物浓度,帮助医生调整药物剂量。
这样,医生可以为患者提供更好的个体化治疗方案。
三. 电化学传感器的发展现状电化学传感器的发展现状,一方面是通过材料学和纳米技术,不断探索和研发更加先进的材料和技术,增强传感器的精度和灵敏度。
另一方面,电化学传感器也在向多功能、智能化方向发展。
例如,将不同的电极结构组合在一起形成多通道传感器,以实现多参数检测。
未来,电化学传感器的发展将朝着更小巧、更可穿戴、更可靠的方向发展。
总体来说,电化学传感器在生物医学检测中的应用正在不断发展和完善。
未来,随着科技的不断进步,我们相信电化学传感器将为人类生命健康事业发挥越来越大的作用。
一氧化氮电化学传感器及其在生物医学中的应用
一氧化氮电化学传感器及其在生物医学中的应用陈晓霞;易洪潮;王颖;胡胜水【期刊名称】《现代科学仪器》【年(卷),期】2006(000)006【摘要】一氧化氮(NO)是一种含有可以调控不断生长的生物学过程的非共享电子对的气体自由基,它由一氧化氮合成酶家族的L-精氨酸所形成.NO在人体内分布广泛,是帮助机体抵抗心血管疾病与其他疾病的信号分子.缺乏NO可能导致糖尿病、心血管疾病与其他疾病,而补充NO可预防和逆转此类疾病.NO是非常小的分子,十分活泼,半衰期短,它可以进入细胞,并向周围的细胞发出交流信号.但是,要准确检测其在生物体中的含量很困难.目前直接用于一氧化氮检测的方法不多,电化学方法尤其是电化学传感器是应用广泛的一类方法,由于其操作简单,灵敏度高,选择性好,已成为现代生物医学中研究一氧化氮的重要工具.本文主要综述近年来NO电化学传感器的研制及其在生物医学中的应用.【总页数】4页(P17-20)【作者】陈晓霞;易洪潮;王颖;胡胜水【作者单位】武汉大学化学与分子科学学院,武汉,430072;中国科学院传感技术联合国家重点实验室,北京,100080;长江大学化学与环境工程学院,荆州,434023;武汉大学化学与分子科学学院,武汉,430072;武汉大学化学与分子科学学院,武汉,430072;中国科学院传感技术联合国家重点实验室,北京,100080【正文语种】中文【中图分类】TP2【相关文献】1.气体信使分子—一氧化氮与一氧化碳在生物医学中的研究现状 [J], 郭志良2.一种新型一氧化氮电化学传感器 [J], 王亚珍;陈彦国;何治柯;胡胜水3.一氧化氮电化学传感器研究进展 [J], 吴颖;刘晓军;曹汇敏;朱珊莹;朱春楠;郑冬云4.一氧化氮缓释载体在生物医学领域中应用的研究进展 [J], 罗文峰;黄晨;郭惠庄;叶裕丰;李莉;陈汉威5.基于表面活性剂单分子层修饰碳糊电极的一氧化氮电化学传感器及其应用 [J], 张小林;彭艳芬;许艳霞;胡成国因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
电化学传感器在医学诊断中的应用研究
电化学传感器在医学诊断中的应用研究随着科技的不断发展,医学领域的检测技术也在不断更新换代。
电化学传感器作为一种新型的检测技术,由于其灵敏度高、响应速度快、成本低廉等特点,在医学诊断中应用越来越广泛。
一、电化学传感器的原理电化学传感器是一种能够通过电化学反应来检测目标成分的传感器。
其原理主要基于电极表面与待测物质之间的电化学反应。
当待测物质与电极表面发生反应时,会引起电极表面的电势变化,这种变化可以被电化学传感器检测到并转化成电信号输出。
二、电化学传感器在医学诊断中的应用目前,电化学传感器在医学诊断中主要应用于以下几个方面:1.生物分子的检测生物分子对于人体的生命活动至关重要,因此对于生物分子的检测具有重要的研究价值。
电化学传感器可以通过对生物分子的特异性识别来实现生物分子的测定。
例如,对于葡萄糖、蛋白质等生物分子的检测,可以利用电化学传感器的特异性识别来实现。
2.药物检测药物检测是医学诊断中不可或缺的一部分。
传统的药物检测方法需要大量的仪器和人力,而电化学传感器可以利用其灵敏度高、响应速度快的优点来简化药物检测过程。
电化学传感器通过对药物的电信号特性变化来实现药物检测。
3.细胞检测细胞是构成人体组织的基本单位,对细胞的检测是医学中的重要研究方向之一。
电化学传感器可以对细胞进行表面捕获,从而实现对细胞的检测和定量。
三、电化学传感器的未来发展趋势电化学传感器在医学诊断中的应用前景非常广阔。
未来,人们将进一步探究电化学传感器在医学诊断中的应用,开发更加灵敏、快速、可靠的电化学传感器,并推广应用于临床医学中。
通过这些努力,电化学传感器有望成为医学检测领域的重要工具之一。
生物电化学传感器在生物医学诊断中的应用
生物电化学传感器在生物医学诊断中的应用近年来,生物电化学传感器在生物医学诊断中的应用得到了广泛关注。
生物电化学传感器是一种能够将生物分子的识别和电化学信号转化为可测量电流或电压的装置,它的应用能够在生物医学领域提供高灵敏度和高选择性的分析方法。
一、生物电化学传感器的原理和特点生物电化学传感器的工作原理基于生物分子与电极表面的相互作用。
通常,生物分子(如蛋白质、DNA等)会与电极表面修饰的生物分子识别元件结合,形成生物分子与电极之间的相互作用。
当目标生物分子存在于样品中时,它们会与电极表面的生物分子识别元件结合,导致电极表面的电化学信号发生变化。
通过测量这种变化,可以获得目标生物分子的定量或定性信息。
生物电化学传感器具有许多独特的特点,使其在生物医学诊断中具有广泛的应用前景。
首先,生物电化学传感器具有高灵敏度。
由于电化学信号可以被放大和放大,生物电化学传感器能够检测到非常低浓度的生物分子。
其次,生物电化学传感器具有高选择性。
通过选择合适的生物分子识别元件,可以实现对特定生物分子的高度选择性识别,排除其他干扰物质的干扰。
此外,生物电化学传感器具有快速响应和简单操作的特点,使其成为一种理想的生物医学诊断工具。
二、生物电化学传感器在临床诊断中的应用1. 生物标志物检测生物电化学传感器在临床诊断中最常见的应用是检测生物标志物。
生物标志物是指在生物体内存在的可以反映疾病状态或生理功能的分子。
通过检测生物标志物的变化,可以实现疾病的早期诊断、疾病进展的监测以及治疗效果的评估。
例如,血糖传感器可以监测糖尿病患者的血糖水平,血氧传感器可以监测患者的血氧饱和度,这些传感器在临床上得到了广泛应用。
2. 药物检测生物电化学传感器还可以用于药物检测。
药物检测是指检测样品中药物的浓度或活性。
通过监测药物的浓度,可以实现药物治疗的个体化调整和药物代谢的监测。
例如,通过检测血液中药物的浓度,可以调整药物剂量,避免药物过量或不足的情况。
电化学传感器在生物传感领域中的应用
电化学传感器在生物传感领域中的应用生物传感器是一种能够感知生物功能和环境的装置,其在医疗诊断、环境监测、食品安全等领域中应用广泛。
而电化学传感器正是其中之一,越来越多的研究表明,电化学传感器可以给予优异的生物分析灵敏度、快速响应和高选择性等优点,成为生物传感器的主要研究方向之一。
基于电化学原理的传感器原理是利用物质在电化学反应中的电荷转移和质量转换关系,通过电化学技术来探测生物分子或细胞等生物体特征。
电化学传感器包括电化学生物传感器和普通电化学传感器两大类。
电化学生物传感器在生命科学和医学领域中具有广泛的应用,如血糖、血尿素氮监测等。
比如在远程医疗中,人们可以通过电化学生物传感器实现在家诊断和远程监测,极大地提高了医疗服务的效率和质量。
此外,电化学生物传感器在生物分子检测方面也拥有广泛的应用,如血清中抗原的检测、病毒和细菌的检测等。
电化学生物传感器的工作原理主要是利用生物体内发生的生化反应,将这些反应转化为能够被电器感知的电化学信号。
在电极表面,生物分子进入电极表面后,在电极表面发生反应,最终形成电化学信号(如电流、电压),用于检测和分析生物体的信息。
除了电化学生物传感器,普通电化学传感器在生物传感领域也发挥着重要作用。
比如在环境监测领域,电化学传感器可以检测水中的重金属、有机物等污染物质,也可以检测空气中的污染物,部分研究已经将其应用到智能城市和环保管理领域中。
近年来,随着纳米技术的进一步发展,电化学传感器也得以实现更高的探测灵敏度和选择性。
研究人员利用纳米技术将电极表面增加纳米结构,增加电极表面积,从而使电化学传感器的探测灵敏度大大提高。
同时,在传感器构建中引入其他材料和技术,如功能化石墨烯、微流控等,也对电化学传感器的灵敏度、响应速度和选择性带来了巨大的提升。
当然,在应用电化学传感器的过程中还需要解决一些技术和经济上的问题,但总的来说电化学传感器在生物传感领域中的应用有着非常广阔的前景。
在未来,电化学传感器将成为生物传感器研究的主要方向之一,为人们的生活和健康保障提供可靠支持。
传感器在生物医学中的应用
传感器在生物医学中的应用近年来,传感器技术取得了巨大的进步,并广泛应用于生物医学领域。
传感器的高灵敏度和准确性使得医生能够更好地监测和诊断患者的生理变化,从而提供更好的医疗护理。
本文将探讨传感器在生物医学中的应用,并分析其对人类健康的重要作用。
一、无创检测传感器广泛应用于无创监测领域,例如心率监测和血压测量。
传统的心率监测方法通常需要通过给患者佩戴电极来测试,而传感器技术通过使用红外线或光电二极管等非侵入性方法,能够实时监测患者的心跳情况,使医生能够迅速了解患者的心脏健康状况。
同时,传感器技术还被广泛应用于实时血压测量。
传统方法需要使用充气袖带,扣在患者的上臂上,这给患者造成了不必要的不适感。
而采用传感器技术,则能够通过患者手指或腕部的血流动态,实现无创血压测量,从而提供更加便捷、准确的血压监测方案。
二、药物释放传感器在药物释放方面也起到了重要作用。
传感器可以被植入患者体内,通过监测患者的生理状态,实时调整药物的释放速率。
例如,在治疗糖尿病的过程中,传感器可以监测患者的血糖水平,并根据数据自动释放胰岛素,从而帮助患者更好地控制血糖。
同时,传感器还可以被用于癌症治疗中的靶向药物释放。
通过植入传感器,医生可以准确监测肿瘤的生长情况以及周围组织的状态,并将药物直接释放到肿瘤部位,最大限度地减少对健康组织的损害,提高治疗效果。
三、健康监测传感器技术还被广泛应用于个人健康监测领域。
如今,市面上出现了各种智能手环、智能手表等个人健康监测设备,这些设备利用传感器可以实时监测用户的运动状况、睡眠质量等多个方面的指标。
此外,通过植入式传感器,医生可以实时监测患者的体温、血氧饱和度等生理指标,以便在必要时立即采取措施。
这对于特殊病房和监护病房中的患者来说尤为重要,能够提供更加精确和及时的医疗监护。
四、疾病诊断传感器在疾病诊断方面也起到了关键作用。
例如,传感器技术被应用于癌症早期诊断中的肿瘤标记物检测。
通过植入传感器,医生可以收集患者体内的肿瘤标记物数据,并通过分析数据来判断患者是否患有癌症。
化学生物传感器在生物医学领域的应用研究
化学生物传感器在生物医学领域的应用研究化学生物传感器是一种能够检测和识别生物体内特定分子的工具,其在生物医学领域的应用研究已经取得了令人瞩目的进展。
化学生物传感器的特点是高灵敏度、快速响应和良好的选择性,使得它成为医学诊断、药物研发和生物学研究的重要工具。
首先,化学生物传感器在疾病诊断和监测中发挥着关键作用。
例如,在癌症诊断中,化学生物传感器可以通过检测患者体液中与癌症相关的标志物,如肿瘤抑制因子、肿瘤标志物等,帮助医生及时发现和诊断癌症。
其中,电化学传感器和荧光生物传感器是常用的检测手段。
电化学传感器利用电化学反应原理,通过测量电流或电压信号的变化来监测目标分子的浓度。
荧光生物传感器则通过标记荧光信号的变化来检测目标分子的存在。
这些传感器不仅具有高灵敏度和选择性,而且还可以实现实时监测和定量分析,有助于早期诊断和个体化治疗。
其次,化学生物传感器在药物研发过程中发挥着重要作用。
药物的研发需要对其在生物体内的代谢情况、药物相互作用以及毒性等进行深入研究。
化学生物传感器可以通过监测药物在体内的浓度和输运过程,评价药物的吸收、分布、代谢和排泄等动力学过程。
通过研究药物和靶标分子之间的相互作用,可以优化药物的结构和特性,并且提高其疗效和安全性。
此外,化学生物传感器还可以用于筛选和评价药物的靶标分子,并提供药物递送系统的监测和控制手段。
最后,化学生物传感器在生物学研究中也发挥着重要作用。
生物学研究需要监测和分析细胞生理过程中的各种分子和信号传递事件。
化学生物传感器可以通过标记特定蛋白质或核酸序列,实现对细胞内分子的定位和动态监测。
例如,荧光蛋白标记的化学生物传感器可以对细胞内离子浓度、pH值和活性氧等进行实时监测。
这些传感器的高灵敏度和良好的时空分辨率,有助于深入研究细胞信号调控机制和疾病发病机理。
虽然化学生物传感器在生物医学领域的应用研究已取得了显著进展,但仍面临一些挑战。
其中,对传感器的灵敏度、选择性和稳定性提出了更高的要求。
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一氧化氮电化学传感器及其在生物医学中的应用陈晓霞1,3 易洪潮2 王 颖1 胡胜水1,3*(1武汉大学化学与分子科学学院 武 汉 430072)(2长江大学化学与环境工程学院 荆 州 434023)(3中国科学院传感技术联合国家重点实验室 北 京 100080)摘 要 一氧化氮(NO)是一种含有可以调控不断生长的生物学过程的非共享电子对的气体自由基,它由一氧化氮合成酶家族的L-精氨酸所形成。
NO在人体内分布广泛,是帮助机体抵抗心血管疾病与其他疾病的信号分子。
缺乏NO可能导致糖尿病、心血管疾病与其他疾病,而补充NO可预防和逆转此类疾病。
NO是非常小的分子,十分活泼,半衰期短,它可以进入细胞,并向周围的细胞发出交流信号。
但是,要准确检测其在生物体中的含量很困难。
目前直接用于一氧化氮检测的方法不多,电化学方法尤其是电化学传感器是应用广泛的一类方法,由于其操作简单,灵敏度高,选择性好,已成为现代生物医学中研究一氧化氮的重要工具。
本文主要综述近年来NO电化学传感器的研制及其在生物医学中的应用。
关键词 一氧化氮;电化学传感器;生物医学中图分类号 O657.1Electrochemical Nitric Oxide Sensors and Its Application in BiomedicineChen Xiaoxia 1,3, Yi Hongchao 2, Wang Ying 1, Hu Shengshui 1,3*(1Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, China)(2School of Chemistry and Environmental Engineering,Yangtze University, Jingzhou 434023, China)(3State Key Laboratory of Transducer Technology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China)Abstract Nitric oxide (NO) plays an important role in biological system, but it is difficult to determine NO concentrationin biological system due to its high spontaneous chemical reactivity, short half-life,low concentration and frailly oxidizedby O2. Date fluorescence and electrochemical methods were used to determine the NO concentration directly. Other methods,such as paramagnetic resonance spectrososcopy and UV-visible spectroscopy, are indirect. Electrochemical method espe-cially electrochemical sensor has widely been used to study NO in biomedicine because of its simple, sensitivity, excellentselectivity and real time performance. This article summarized the development and application of electrochemical sensors inbiomedicine in recent years.Key words Nitric oxide; electrochemical sensor; biomedicine收稿日期:2006-06-02基金资助:国家自然科学基金NOs.30370397,60571042的支持。
作者简介:陈晓霞,硕士。
*联系人:胡胜水,教授。
1 引 言在过去的20年里,一氧化氮在生物体分子信号中的作用已成为生物学中发展最快的领域之一。
一氧化氮(NO)是一种含有可以调控不断生长的生物学过程的非共享电子对的气体自由基,它由一氧化氮合成酶家族的L-精氨酸所形成。
NO在人体内分布广泛,是帮助机体抵抗心血管疾病与其他疾病的信号分子。
缺乏NO可能导致糖尿病、心血管疾病与其他疾病,而补充NO可预防和逆转此类疾病。
NO是非常小的分子,十分活泼,半衰期短,它可以进入细胞,并向周围的细胞发出交流信号。
人体很多器官都可以生成NO,比如动脉、神经等。
但是,要准确检测其在生物体中的含量很困难,因此,寻找一种实时、快速、简便检测一氧化氮的方法成为化学与医学界普遍关心的问题。
目前,常用于检测一氧化氮的方法有化学发光法(Chemiluminescence),紫外-可见光谱法(UV-visible spectroscopy),荧光光谱法(Fluorescence),电子自旋共振光谱法(Electron para-magnetic/spin resonance spectroscopy, EPR/ESR),电化学方法(Electrochemical method)等。
在所有的方法中,电化学方法尤其是电化学传感器具有操作简单,灵敏度高,选择性好,又可实现实时、原位检测而广泛地应用在生物医学中,并成为现代生物医学中一氧化氮的重要研究工具。
本文主要综述近年来NO电化学传感器的研制及其在生物医学中的应用。
2 生物体系中一氧化氮的直接检测应用于生物体中的一氧化氮电化学传感器可分为两类,即直接检测型和催化检测型传感器。
直接检测型一氧化氮电化学传感器是最早用于生物体系的传感器,主要有两种,一种是Shibuki[1]制备的NO传感器。
该传感器是将长150-200µm的铂丝插入30 mM NaCl和0.3 mMHCl的溶液中并密封在微玻璃管内制备而成(见图1)。
二是 Zhang[2] 等人用一氧化氮选择性气体透过聚合膜及一种阳离子交换剂Nafion聚合物修饰碳纤维极制备而成的传感器,2001年他们用这种传感器首次检测到老鼠肾脏中的一氧化氮,并发现在肾切除过程中NO浓度高于其正常值。
另一类催化检测型一氧化氮传感器是基于聚合物的催化作用而制备的。
Malinski 等人[3] 最先制备出聚镍-四甲基卟啉(NiTMHPP)/Nafion双层复合膜修饰碳纤维电极(F =0.8μ m, 长约6μm)(见图2)。
该传感器响应时间快(<10ms),灵敏度高(检测限达10nM),选择性好(高于NO20倍的NO2-不影响NO的测定),该电极已成功地应用于猪动脉单个内皮细胞中NO释放的检测。
此后,基于金属卟啉类修饰电极的一氧化氮传感器发展迅速,目前已有商品化器件,这类传感器已成为生物医学中应用最广泛的一类NO传感器。
图 2 镍卟啉/ Nafion NO 微传感器示意图1998年Birder等人[4]用卟啉类修饰电极制备出一种NO传感器,它可监控到肾上腺素及辣椒素作用于膀胱上皮细胞所引起的一氧化氮的释放,释放量分别是50nM — 1.4 μM 和 50 — 900 nM,说明膀胱上皮细胞与神经细胞一样均可以释放出一氧化氮。
2002年Malinsiki小组[5]用(NiTMHPP)/Nafion修饰碳纤维一氧化氮传感器直接测定了不同环境下左心室壁细胞中释放的一氧化氮的含量,结果表明心室壁中心释放的一氧化氮浓度高达1.23±0.20 μM, 最低为0.90±0.15 μM。
这个检测结果有利于进一步研究一氧化氮与受损心肌之间的内在关系。
卟啉类材料构造的电化学传感器还可用于人体血小板[6]、猫骨髓[7]及其它组织[8,9]中一氧化氮含量的测量。
金属酞菁类化合物是与金属卟啉类化合物结构类似的大环化合物,1997年O.Raveh[10]制备了金属酞菁一氧化氮电化学传感器并应用于活体melanoma细胞NO释放的原位检测,取得了良好的效果。
除了金属卟啉和金属酞菁类修饰电极制备的一氧化氮电化学传感器外,其它类型修饰材料也广泛地应用于一氧化氮电化学传感器的制备。
1998年 Park 等人[11]制备的非导电膜修饰电极一氧化氮传感器用于老鼠脑皮细胞中释放一氧化氮的检测,并检测到两个NO信号(分别为422nM和752nM)。
实验结果证明了Sato等用旋转诱捕法测试的结论,即第一个响应电流是由原生型一氧化氮合酶作用释放出的一氧化氮的氧化,第二个响应电流是诱导型一氧化氮合酶作用产生的一氧化氮的氧化。
2005年我们小组[12]用多壁碳纳米管修饰碳纤维电极检测了鱼线粒体中一氧化氮的含量,如图3所示,当传感器插入含有生物样品的PBS溶液后,电流响应增加,300s后达到电流平台,该响应为生物体中内源型L-arg在一氧化氮合酶作用下释放的一氧化氮而引起的。
在400s处加入L-arg电流响应继续增加,几百秒后电流达到最大,该响应电流为外源型L-arg在一氧化氮合酶作用下释放一氧化氮的响应电流。
总的一氧化氮释放量约为0.4μM。
同年我们小组[13]用聚甲苯胺蓝/Nafion修饰玻碳电极制备出一氧化氮传感器,并应用于老鼠肝脏组织匀浆中释放的一氧化氮检测。
如图4 所示,未加入生物样品时,在200s处加入L-arg无电流响应,在含有生物样品的溶液中加入L-arg后观察到一个氧化峰,该峰电流随着时间逐渐增加,在300s处达到电流平台,在约400s处加入L-arg的同系物L-NNA, 抑制了一氧化氮的释放,电流逐渐降低,根据最高电流响应计算出一氧化氮含量约为224μM。
图3 加入1.0×10-4 L-Arg后鱼肝线粒体中释放NO的安培检测图(a)在pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液中加入L-Arg;(b)老鼠肝匀浆在1.0 mM L-Arg刺激及0.5 mM L-NN抑制下释放NO。
安培检测电压为0.80 V.图4 聚甲苯胺蓝/Nafion 修饰电极上NO的安培检测图。
3 一氧化氮在生物体中作用的研究一氧化氮电化学传感器不仅用与生物体中一氧化氮含量的检测,也广泛用于一氧化氮在生物体中的作用研究。
1996年,Faradji等人[14]以镍卟啉/Nafion修饰碳纤维电极作为一氧化氮传感器研究了基因缺乏的癫痫病老鼠中一氧化氮浓度的变化,当一定剂量的抗癫痫药物注入老鼠体中后,检测到一氧化氮的信号增加,这一定程度上说明一氧化氮具有抗癫痫的作用。