酶生物传感器

用于检测酶生物的装置

酶生物传感器，是用于检测酶生物的装置。

工作原理

当酶电极漫入被测溶液，待测底物进入酶层的内部并参与反应，大部分酶反应都会产生或消耗一种可植电极测定的物质，当反应达到稳态时，电活性物质的浓度可以通过电位或电流模式进行测定.因此，酶生物传感器可分为电位型和电流型两类传感器.电位型传感辑是指酶电极与参比电极间输出的电位信号，它与被测物质之间服从能斯特关系.而电流型传感器是以酶促反应所引起的物质量的变化转变成电流信号输出，输出电流大小直接与底物浓度有关.电流型传感器与电位型传感器相比较具有更简单、直观的效果.

传感器介绍

自1962年Clark等人提出把酶与电极结合来测定酶底物的设想后. 1967年Updike和Hicks研制出世界上第一支葡萄糖氧化酶电极，用于定量检测血清中葡萄糖含量.此后，酶生物传感器引起了各领域科学家的高度重视和广泛研究，得到了迅速发展. 酶生物传感器是将酶作为生物敏感基元，通过各种物理、化学信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应所产生的与目标物浓度成比例关系的可测信号，实现对目标物定量测定的分析仪器.与传统分析方法相比，酶生物传感辑是由固定化的生物敏感膜和与之密切结合的换能系统组成，它把固化酶和电化学传感器结合在一起，因而具有独特的优点：(1)它既有不榕性酶体系的优点，又具有电化学电极的高灵敏度; (2) 由于酶的专属反应性，使其具有高的选择性，能够直接在复杂试样中进行测定.因此，酶生物传感器在生物传感器领域中占有非常重要的地位.

发展

第一代酶生物传感器

第一代酶生物传感器是以氧为中继体的电催化。缺点是：

(1)响应信号与氧分压或溶解氧关系较大，溶解氧的变化可能引起电极响应的波动；

(2) 由于氧的糟解度有限，当溶解氧贫乏时，难以对高含量底物进行测定；

(3) 当由酶促反应产生的过氧化氢以足够高的浓度存在时，可能会使很多酶去活化；

(4) 需采用较正的电位，抗坏血酸和尿酸等电活性物质也会披氧化，产生干扰信号.

第二代酶生物传感器

为了改进第一代酶生物传感器的缺点，现在普遍采用的是第二代酶生物传感器，即介体型酶生物传感器。第二代生物传感器采用了含有电子媒介体的化学修饰层.此化学修饰层不仅能促进电子传递过程，使得响应的线性范围拓宽，电极的工作电位降低，同时，噪声、背景电流及干扰信号均小，且由于排除了过氧化氢，使得酶生物传感器的工作寿命延长.电子媒介体在近十年以来得到迅速发展，使用的媒介体种类也越来越多。

第三代酶生物传感器

第三代酶生物传感器是酶与电极间进行直接电子传递，是生物传感器构造中的理想手段.这种传感器与氧或其它电子受体无关，无需媒介体，即所谓无媒介体传感器，但由于酶分子的电活性中心深埋在分子的内部，且在电极表面吸附后易发生变形，使得酶与电极间难以进行直接电子转移，因此采用这种方法制作生物传感器有一定难度.

到目前为止，只发现辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、醋氨酸酶、细胞色素C过氧化物酶、超氧化物歧化酶、黄嘿岭氧化酶、微过氧化物酶等少数物质能在合适的电板上进行直接电催化.

瓶颈

酶生物传感器的研制过程有诸多难点，其一是如何高效地筛分出高活性的酶:其二为了使传感器具有令人满意的灵敏度，关键是保证有足够量高活性酶尽可能牢固地固定在半导体片上.同时，为了缩短传感器的响应时间及延长寿命，在工艺上将基膜做得尽可能的薄.其三个难点就是如何改进传感器对应用条件的适应性与稳定性.

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