我国电化学生物传感器的研究进展
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过特 定反应 使 被测成 分 消耗或产 生相 应化 学计量 数
的 电活性 物质 ．从 而将被 测成分 的浓 度或 活度变 化 转换成 与其 相关 的 电活性 物质 的浓度 变化 。并 通 过
界每年 要进 行数亿 次免 疫学 和遗传 学病 理检 验 。常
用 的检验 小 型化 分 析装 置 和检 测方 法 ． 为 目前现 成
传 感器 的工作 原理 、 分类 及几个 当今 研究 的热点 。
１２ 电化学 生物传 感器 的类 别 ．
１ 电化 学 生物 传 感 器 概 述
１１ 电 化 学 生 物 传 感 器 的 原 理 ．
生 物传感 器 主要包 括生物 敏感 膜和 换能器 两部 分 。 照敏感 元件所 用 生物材 料 的不 同 ． 按 电化学 生物 传 感器分 为 酶 电极 传感 器 、 生物 电极传 感器 、 微 电化 学 免疫传 感器 、 组织 电极 与细 胞器 电极传 感器 、 电化 学Ｄ Ａ 感 器 等 ， 中酶 电极 由于其 高效 、 一 、 Ｎ 传 其 专 反 应条 件温 和且具 有化 学放 大作 用而成 为 电化学 生物 传 感 器 的研 究 主流 。
第 １ ２卷 第 ６期
重庆科 技学 院学 报 （ 自然科 学版 ）
２１ ０ ０年 １ ２月
我 国 电化 学 生 物传 感器 的研 究进 展
刘 艳 （ 长江 师范 学院 ， 重庆 ４ ８０ ） ０ １０
摘
要 ： 绍 电化 学 生 物 传 感 器 的 基 本 原 理 及 分 类 ； 述 电 化 学 生 物 传 感 器 的 发 展 历 程 ； 述 近 三 年 来 电化 学 生 物 介 阐 综
些荷 电物质产生亲合或排斥作用 。 能较 好改善酶等 生
输 出信 号 直接 和被测 物 浓度 呈 线性 关 系 ， 而成 为 研
究 最多 、 用最 广 的一种 类 型 。下 面 主要 介绍 电 流 应 型电化学 生物传感 器 。
物敏感组织以及媒介体的固定謇度； 同时， 其离子交换
特性还赋予 电极 预富集 、 离子交换 、 防污染等性 能 ． 这 类介体型生物传感器有效寿命有 的可达数月之久Ｉ。 ６ 一
的生 物源自文库 感 器 。当前 ， 电化 学 生物 传感 器技 术 已在
环境 监测 、 临床检验 、 食品和药 物分析 、 生化 分析 等
研究 中有着广 泛 的应 用 。本文 在此综 述 电化 学生物
生 物 敏 感 膜 换 能 器
图 １ 电 化 学 生 物 传 感 器 的 工 作 原 理
■ ■
代分析 化学研 究 领域 的前沿课 题 。 １ ６ 年 ， ｌ ｋ 出将 生 物 和 传 感 器 联 用 的设 ９ ２ Ｃａ 提 ｒ 想 ， 制 得一 种新 型 分析 装 置 “ 电极 ” 并 酶 。这 为生 命 科 学 打开 一扇 新 的大 门 。 电极 也 成 为发 展 最早 的 酶
传 感 器 中研 究 最 为 广 泛 的 电 流 型生 物 传 感 器 的 应用 。 关键词 ： 电化 学 ； 物 传 感 器 ； 特 异 性 吸 附 ； 白 质 吸 附 生 非 蛋
中图 分 类号 ： ６ ２ ０ ５ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３ １ ８ （ ０ ０ ０ — １ ３ ０ １７ — ９０ ２ １ ）６ ０ ５ — ３
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ０ ２ １ — ７ ２
按 照检 测信 号 的不 同 ，电化 学生 物传感 器可 分
基 金 项 目 ： 庆 市 教 委科 学 技 术 研 究 资 助项 目（ Ｊ０ ３ ５ 重 Ｋｌ１ｌ） 作 者 简 介 ： 艳 （９ ８ ）女 ， 刘 １６ 一 ， 四川 乐 山人 ， 教 授 ， 究 方 向 为 电化 学 传 感 器 。 副 研
２３ 第 三 代 电 化 学 生 物 传 感 器 ．
电化 学生 物 传感 器 是 将 生物 活性 材 料 （ 感 元 敏
件 ） 电化学 换 能器 （ 电化学 电极 ） 合起 来 组 成 与 即 结 的生 物传 感器 。 电化 学池 中溶 液 的化 学成 分 变化 当
时 ，电 极 上 流过 的 电流 或 电极 表 面与 溶 液 的 电势 差 会 随 之 发 生 变化 ，这 样 通 过 测 定 电 流或 电势 的
一
电极 获取 电流或 电位信 息 ，最后 实现特 定物 质 的检
类生 物传感 器 。生物传 感器 结合 具有分 子识 别作
测 。如 图１ 示 ， 所 这类传 感器 中使 用 的生 物 活性 材料 包 括 酶 、 生物 、 微 细胞 、 组织 、 抗体 、 抗原 等等 。
用 的生 物 体成 分 （ 、 生 物 、 酶 微 动植 物 组 织 切 片 、 抗
原 和抗 体 、 酸） 生物 体本 身 ｆ 胞 、 核 或 细 细胞 器 、 织） 组 作 为敏 感元 件 与理 化换 能 器 ， 能产 生 间 断 的或 连续 的信 号 。 号强度 与被 分析 物浓度 成 比例 。 信 电化 学生 物 传感 器 是将 生 物 活性 材 料 （ 感元 敏 件 ） 电化 学换 能 器 （ 电化学 电极 ） 合起 来 组成 与 即 结
在 生命 科学 研 究 和 医学 临床 检 验 中 ， 对各 种 需 各 样 的生 物大 分子 进 行选 择性 测 定 。据 统 计 ． 世 全
变 化 就 可 以获 取 溶 液 成 分 或相 应 的化 学 反 应 的变
化信息。 电化 学生 物传感 器是 在上述 电化 学传感 器原 理 的基 础上 ， 以具 有生 物活性 的物 质作 为识别 元件 。 通
・
１ ３・ ５
刘 艳 ： 国 电化 学 生 物 传 感 器 的 研 究 进 展 我
为 电位 型 、 电流型 、 电导型 和电容 型 四种形 式 。就 目
可牢 固粘 附于 电极 表 面 ，通 过 自身 的荷 电基 团对 一
前 研究 情 况来看 ， 电流 型生 物 传感 器 由 于其 电极 的
的 电活性 物质 ．从 而将被 测成分 的浓 度或 活度变 化 转换成 与其 相关 的 电活性 物质 的浓度 变化 。并 通 过
界每年 要进 行数亿 次免 疫学 和遗传 学病 理检 验 。常
用 的检验 小 型化 分 析装 置 和检 测方 法 ． 为 目前现 成
传 感器 的工作 原理 、 分类 及几个 当今 研究 的热点 。
１２ 电化学 生物传 感器 的类 别 ．
１ 电化 学 生物 传 感 器 概 述
１１ 电 化 学 生 物 传 感 器 的 原 理 ．
生 物传感 器 主要包 括生物 敏感 膜和 换能器 两部 分 。 照敏感 元件所 用 生物材 料 的不 同 ． 按 电化学 生物 传 感器分 为 酶 电极 传感 器 、 生物 电极传 感器 、 微 电化 学 免疫传 感器 、 组织 电极 与细 胞器 电极传 感器 、 电化 学Ｄ Ａ 感 器 等 ， 中酶 电极 由于其 高效 、 一 、 Ｎ 传 其 专 反 应条 件温 和且具 有化 学放 大作 用而成 为 电化学 生物 传 感 器 的研 究 主流 。
第 １ ２卷 第 ６期
重庆科 技学 院学 报 （ 自然科 学版 ）
２１ ０ ０年 １ ２月
我 国 电化 学 生 物传 感器 的研 究进 展
刘 艳 （ 长江 师范 学院 ， 重庆 ４ ８０ ） ０ １０
摘
要 ： 绍 电化 学 生 物 传 感 器 的 基 本 原 理 及 分 类 ； 述 电 化 学 生 物 传 感 器 的 发 展 历 程 ； 述 近 三 年 来 电化 学 生 物 介 阐 综
些荷 电物质产生亲合或排斥作用 。 能较 好改善酶等 生
输 出信 号 直接 和被测 物 浓度 呈 线性 关 系 ， 而成 为 研
究 最多 、 用最 广 的一种 类 型 。下 面 主要 介绍 电 流 应 型电化学 生物传感 器 。
物敏感组织以及媒介体的固定謇度； 同时， 其离子交换
特性还赋予 电极 预富集 、 离子交换 、 防污染等性 能 ． 这 类介体型生物传感器有效寿命有 的可达数月之久Ｉ。 ６ 一
的生 物源自文库 感 器 。当前 ， 电化 学 生物 传感 器技 术 已在
环境 监测 、 临床检验 、 食品和药 物分析 、 生化 分析 等
研究 中有着广 泛 的应 用 。本文 在此综 述 电化 学生物
生 物 敏 感 膜 换 能 器
图 １ 电 化 学 生 物 传 感 器 的 工 作 原 理
■ ■
代分析 化学研 究 领域 的前沿课 题 。 １ ６ 年 ， ｌ ｋ 出将 生 物 和 传 感 器 联 用 的设 ９ ２ Ｃａ 提 ｒ 想 ， 制 得一 种新 型 分析 装 置 “ 电极 ” 并 酶 。这 为生 命 科 学 打开 一扇 新 的大 门 。 电极 也 成 为发 展 最早 的 酶
传 感 器 中研 究 最 为 广 泛 的 电 流 型生 物 传 感 器 的 应用 。 关键词 ： 电化 学 ； 物 传 感 器 ； 特 异 性 吸 附 ； 白 质 吸 附 生 非 蛋
中图 分 类号 ： ６ ２ ０ ５ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３ １ ８ （ ０ ０ ０ — １ ３ ０ １７ — ９０ ２ １ ）６ ０ ５ — ３
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ０ ２ １ — ７ ２
按 照检 测信 号 的不 同 ，电化 学生 物传感 器可 分
基 金 项 目 ： 庆 市 教 委科 学 技 术 研 究 资 助项 目（ Ｊ０ ３ ５ 重 Ｋｌ１ｌ） 作 者 简 介 ： 艳 （９ ８ ）女 ， 刘 １６ 一 ， 四川 乐 山人 ， 教 授 ， 究 方 向 为 电化 学 传 感 器 。 副 研
２３ 第 三 代 电 化 学 生 物 传 感 器 ．
电化 学生 物 传感 器 是 将 生物 活性 材 料 （ 感 元 敏
件 ） 电化学 换 能器 （ 电化学 电极 ） 合起 来 组 成 与 即 结 的生 物传 感器 。 电化 学池 中溶 液 的化 学成 分 变化 当
时 ，电 极 上 流过 的 电流 或 电极 表 面与 溶 液 的 电势 差 会 随 之 发 生 变化 ，这 样 通 过 测 定 电 流或 电势 的
一
电极 获取 电流或 电位信 息 ，最后 实现特 定物 质 的检
类生 物传感 器 。生物传 感器 结合 具有分 子识 别作
测 。如 图１ 示 ， 所 这类传 感器 中使 用 的生 物 活性 材料 包 括 酶 、 生物 、 微 细胞 、 组织 、 抗体 、 抗原 等等 。
用 的生 物 体成 分 （ 、 生 物 、 酶 微 动植 物 组 织 切 片 、 抗
原 和抗 体 、 酸） 生物 体本 身 ｆ 胞 、 核 或 细 细胞 器 、 织） 组 作 为敏 感元 件 与理 化换 能 器 ， 能产 生 间 断 的或 连续 的信 号 。 号强度 与被 分析 物浓度 成 比例 。 信 电化 学生 物 传感 器 是将 生 物 活性 材 料 （ 感元 敏 件 ） 电化 学换 能 器 （ 电化学 电极 ） 合起 来 组成 与 即 结
在 生命 科学 研 究 和 医学 临床 检 验 中 ， 对各 种 需 各 样 的生 物大 分子 进 行选 择性 测 定 。据 统 计 ． 世 全
变 化 就 可 以获 取 溶 液 成 分 或相 应 的化 学 反 应 的变
化信息。 电化 学生 物传感 器是 在上述 电化 学传感 器原 理 的基 础上 ， 以具 有生 物活性 的物 质作 为识别 元件 。 通
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１ ３・ ５
刘 艳 ： 国 电化 学 生 物 传 感 器 的 研 究 进 展 我
为 电位 型 、 电流型 、 电导型 和电容 型 四种形 式 。就 目
可牢 固粘 附于 电极 表 面 ，通 过 自身 的荷 电基 团对 一
前 研究 情 况来看 ， 电流 型生 物 传感 器 由 于其 电极 的