浅谈新化学生物传感介体及传感器、检测理论与分析方法

顾 鸿

江苏中安科技服务有限公司

浅谈新化学生物传感介体及传感器、检测理论与分析方法

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二十一世纪是一个科学技术和社会文明迅速发展的时代，在科学技术研究上更是一个历史性的发展期。目前，世界科学研究的主要分析对象是环境、生命以及材料等方面。化学生物传感器是一种利用某种生物活性材料为传感介质用作化学修饰电极，具有装置简单、价格实惠，反应灵敏等优点的电化学技术。它完美地结合了生命科学和材料科学的特性，给生物医学、环境监测以及军事建设等领域的科研带来了一个新的突破。本文首先介绍了一些新化学生物传感介体及传感器的种类，然后针对其比较具有代表性种类进行检测理论和分析方法的简述。

传感介体；化学生物传感器；化学修饰电极

化学生物传感器是将化学、生物、物理以及医学等多方面学科互相渗透，研制出的具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低等优点的电化学技术，其用途主要在于，能够用于生命科学、生物医学、环境监测、化学医药以及军事建设等领域的科技研发。化学生物传感器是由生物作为敏感元件，以电极作为信号转换元件，用电流等作为信号检测的特征研制出来。化学生物传感器是一种新兴的科学技术，对于社会各行业的发展进步都有极为重要的意义。

一、新化学生物传感介体及传感器的种类

传感器的主要作用在于信息的采集和处理，化学生物传感器是结合了生物、纳米、材料以及微电子等科技，研制出的新型高科技产品，制作原理是以生物活性物质为敏感基元，对物质浓度进行检测，其检测信号表达方式有物理型和化学型，目前被研发出来的化学生物传感器以及传感介体的种类也有很多。

化学生物传感器的分类主要有两种，按照分子识别元件进行分类主要有：酶传感器、免疫传感器、微生物传感器、DNA传感器以及组织传感器六个种类。按照传感器收集信号的物理元件进行分类主要有：热生物传感器、电化学生物传感器以及光学生物传感器三个种类。

新化学生物传感器目前的传感介体有很多种种类，比较具有代表性的类型有：

以DNA-Ni2+复合物为传感介体，将多壁碳纳米管和壳聚糖膜进行结合，以复合膜的形式将DNA-NI2+复合物作为化学修饰电极的传感介体，用来修饰玻碳电极，这种传感器可用于对甲醇进行氧化催化，多壁碳纳米管和壳聚糖膜与DNA-Ni2+形成的复合膜进行电极修饰，对PH呈碱性的电解质的催化是一个很好环境，在进行的电解质中利用此化学修饰电极能够很大程度的提高甲醇的氧化催化效率，且这种化学生物传感器的稳定性能极好，其甲醇检测浓度范围在0.2-5.0mmol/L之间，对物质的检测具有持久性.

以CEF-Ni2+和壳聚糖膜进行结合，研制出甲醇传感器，同样是对甲醇的氧化催化有很好地效果，在碱性电解质的环境下高效的对甲醇进行氧化催化，尤其是在甲醇的第二步氧化的催化作用极为突出，其甲醇检测浓度范围在20μmol/L-5.0mmol/L之间,此传感器检测性能也很稳定。

以恒电位法将DNA-Ni2+复合膜直接用于电极修饰，这种化学生物传感器不仅比甲醇的氧化催化效率高，其催化作用还很稳定。DNA膜能够促进检测物质扩散到进行催化反应的活性点，且能够充分的让甲醇在氧化过程中出现的对电极有毒化作用的物质进行学反应，扩散到电解质当中。对甲醇的氧化催化是一个理想的化学反应环境。在碱性电解质中这种修饰适合用于电池阳极，对氧化催化的作用才能更好。

将（丁烷一1,4一双十二烷基二甲基溴化铵）和PAH结合形成一种复合型的电极修饰膜，这种传感介体能用于血红蛋白的检测。在含有磷酸盐的溶液中能够让血红蛋白进行可逆转的氧化还原反应，且这种传感器能够对过氧化氢进行的还原反应起到催化作用，能够对过氧化氢进行检测。

将多壁碳纳米管和环糊精进行结合制造出复合膜对碳离子液体电极进行修饰的传感器主要用于对二酚类同分异构体的混合物进行检测，检测物质在膜上的响应灵敏度会被提高。

利用串联式压电体声波技术研制出的化学生物传感器，这种传感器主要用于检测溶菌酶蛋白，还能够对其表面出现的杂化起到复性作用，溶菌酶蛋白被SDBS杂化后可被CTAB进行复性，在此过程中，溶液中出现的电导率变化，可被串联式压电体声波传感器检测到，对被杂化的溶菌酶蛋白是一种快捷、简便的分析手段。

新化学生物传感器的种类有很多，主要适用于各个领域的物质分析监测，使用装置轻便，材料简单环保，价格实惠，还能够快速的传达出有实用价值的信息。

二、检测理论与分析方法

化学生物传感器的检测理论和分析方法：化学生物传感器的检测理论基本相同。主要是将化学分析和生物技术进行结合，利用生物学原理对化合物的浓度进行检测，一般都是由敏感元件作为物质识别区域，用于获取物质信息，以换能器为信息转换部分，将识别部分传递的信息转换为化学或物理信号。一般识别部分的敏感元件使用的识别膜，需要采用对被测定物质具有高选择性功能，信号转换器能够将识别膜上发生的生化反应，其中的消耗物、生成物以及能量，转换为化学或物理信号，然后将被转换后的信号通过相应的电子仪器进行处理，得到被检测物质的信息。

结束语

化学生物传感器的主要组成有识别部分和转换部分，它结合了化学、生物以及电子科技等多方面的高科技技术，主要用于不同浓度的分子检测。化学生物传感器的电极材料和电极修饰材料的选择有很多限制，需要根据被检测的物质特性以及溶液浓度决定，识别部分通常是采用具有生物活性的物质材料作为传感介体，电极材料需要功能根据电流、电解质还有检测物质的特性进行决定。化学生物传感器是一种新型的高科技技术，对社会各领域的科技研究有很大的作用，本文主要是对其传感介质和传感器、检测理论和分析方法进行了简要的阐述，希望能够给对这一方面感兴趣的人们带来一点帮助。

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