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主题：【分析技术】生物电分析化学的崛起

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2005/11/27 3:27:00 11楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
2.细菌或组织传感器 酶是从各种细菌和动物组织中分离提取出来的，它们在离开原有的自然环境后，便相当不稳定，极易失去其生物活性，从而导致酶传感器的使用寿命很短。酶的孔径约为0.5—1μm，由酶形成细菌或微器官组织之后，其孔径增大至1—10μm，而形成动植物的活体组织之后，其孔径更大。由细菌或组织制成的传感器，其稳定性要好得多，但选择性不如酶传感器，因为细菌或组织中可能有多种功能的酶同时存在。

氨基酸的测定，是细菌或组织传感器的成功应用的一例，其原理如下：　

氨基酸扩散至电极表面上的细菌膜或组织膜中，被氨基酸氧化酶催化分解，产生相当量的氨。此氨分子再扩散至电极与生物膜间隙的溶液中，借氨气敏电极进行测定，由此可求得试液中氨基酸的含量。

与酶传感器比较，虽然细菌或组织传感器的使用寿命大大延长，而且可以避免酶的提取和纯化过程。但由于待测底物必须首先扩散到细菌或组织中，再通过酶促反应转换为电极可响应的产物，最后产物才扩散到电极表面进行鉴测。这一过程比较缓慢，因而细菌或组织传感器的响应时间一般较酶电极为长。
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2005/11/27 3:27:00 12楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
3.免疫传感器 免疫传感器是一类能检测抗原或抗体的传感器。例如利用碘离子选择性电极，可以测定乙型肝炎抗原。这是一种酶免疫分析传感器。制作这种电极时，需要将乙型肝炎抗体固定在碘离子选择性电极表面的蛋白质膜上。测定时，将此电极插入含有乙型肝炎抗原的溶液中，使抗体与抗原结合，再用过氧化酶标记的免疫球蛋白抗体处理，这时就形成了抗原与抗体的夹心结构：

图中实线表示共价健结合，虚线表示抗体与抗原间的静电作用。将此电极插入过氧化氢和碘化物的溶液中，在过氧化酶标记的免疫球蛋白的催化作用下，过氧化氢被还原，而碘化物因被氧化而消耗，碘离子浓度的减少与乙型肝炎抗原的量成正比，由此可推算乙型肝炎抗原的浓度。

另一种有趣的免疫传感器是离子免疫电极。例如载有特定离子的红细胞抗原，能与待测抗体结合。这种结合物能被一种称为补体的酶识别，并使红细胞溶解，释放出细胞所载的离子。这些释放出来的离子可用离子选择性电极来检测。
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2005/11/27 3:28:00 13楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
利用这种原理，以羊红细胞作离子载泡，三甲基苯铵作标记离子，可以测定牛血清蛋白抗体。另外，人造的脂泡也可代替红细胞进行上述免疫分析。例如：以四苯基铵离子作标记离子，把一种脑代谢的中间产物神经节苷脂连接到脂泡的表面作抗原，以四苯基铵离子选择性电极作检测电极，采用薄层电位测量技术，可以测定微升量血清中的神经节苷脂抗体。

应该指出，虽然生物传感器的研制已取得了很大的进展，但它们距离嗅觉器官、味觉器官那样的生物感觉系统还相差很远。因而，制作具有生物感觉系统水平的传感器，可能是生物传感器的主要发展目标。
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2005/11/27 3:29:00 14楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
五 超微电极

超微电极简称微电极。这种电极的主要特征是其尺寸很小（＜100μm），小于其扩散层的厚度。它有很多特殊优点，故在电分析化学特别是生物电分析化学中具有很大的发展潜力。

设有一平面圆盘电极，其半径为rθ，则扩散电流为

T

可见扩散电流为时间的函数。它随时间的增长而减小，直至时间趋近无穷大时，电流达到恒态值（稳态电流）。


一条件，即上式括号中第二项可以忽略，此时电流为稳态电流，其值为

i=4πnFDCr

这样，用超微电极得到的i-E伏安曲线是S型，而不是峰形。

超微电极表面附近的扩散不是线性扩散，而是非线性扩散。超微电极表面有一种极重要的效应，称为边缘效应。边缘效应的大小用σ表示，



式中v为电压扫描速度。当r0→∞时，σ等于0，此时为线性扩散，为普通的圆盘电极。当σ＞103时，边缘效应相当明显，为超微电极。
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2005/11/27 3:30:00 15楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
由于超微电极的表面积很小，故相应的各类电流的绝对值很小，因此，电解池的iR降常小到可以忽略。这样，它就可以应用于高电阻的溶液，如某些有机溶剂及基本上不加支持电解质的纯水溶液等。在这种情况下，通常为消除iR降而设计的三电极体系就可用简单的两电极体系代替。这种情况对生物体系的测定极为有利，因为它基本上可以实现无破损分析，也不会引起明显的排他性反应。但是，由于电流的绝对值太小，常小于10-9A，故要用pA级电流计进行测量。

超微电极的种类很多，对于生物体系来说，应用最多的是碳纤维电极。超微铂、金、汞等电极在其他许多情况中也用。超微电极有盘、环、球、筒等各种形式。若将多个电极组装在一起，成为一个组合电极，则电讯号增大很多，这对于实际应用当然是很有利的。应该指出的是，超微电极由于制造工艺上的困难而限制了它们的应用。
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2005/11/27 3:31:00 16楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
超息电极在电化学及电分析化学中已有许多应用，如研究快速电极反应及电沉积机理等。在生物电分析化学中，超微电极主要应用于活体组织的分析，如血液中O2的连续测定，大脑神经传导过程中多巴胺等物质的测定，体内抗坏血酸浓度的监测等。

化学修饰超微电极可能是一种更为理想的生物电分析化学检测器，因为它可以消除许多生物物质的干扰，提高方法的选择性。例如用Nafion膜修饰的超微碳纤维电极，在测定活体组织中儿茶胺等神经传导质的应用中，取得了很好的结果。

总之，生物电分析化学是一门新兴的引人入胜的学科。尽管目前这方面的工作不是光彩夺目，但确实已经取得了令人振奋的结果。
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zrldeng
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2005/11/27 9:27:00 17楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
支持以下斑竹，好人一个。
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2005/11/27 9:49:00 18楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
非常好！谢谢！
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WESTOP
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2005/11/27 10:05:00 19楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
看来生化分析的要翻身了。
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shaweinan
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2005/11/27 10:43:00 20楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
一定好好学习一下。
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手机版： 【分析技术】生物电分析化学的崛起
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