生物傳感器詳解演示文稿上海中醫藥大學生化教研室制作當前1頁，總共71頁。優選生物傳感器上海中醫藥大學生化教研室制作當前2頁，總共71頁。2.基本組成敏感元件酶、抗體、核酸、細胞等。轉換器電化學電極光學檢測元件場效應晶體管壓電石英晶體酶(Enzyme)抗體(Antibody)DNA+上海中醫藥大學生化教研室制作當前3頁，總共71頁。3.工作原理

待測物質經擴散作用進入固定生物膜敏感層，經分子識別而發生生物學作用，產生的信息如化學物質、光、熱、質量等被相應的信號轉換器變為可定量和處理的電/光信號，再經二次儀表放大并輸出，以電極測定其電流值或電壓值，從而換算出被測物質的量或濃度。上海中醫藥大學生化教研室制作當前4頁，總共71頁。

固定化酶固定化微生物固定化免疫物質

固定化細胞器生物組織切片微生物傳感器分子識別元件酶傳感器免疫傳感器細胞器傳感器組織傳感器4.分類上海中醫藥大學生化教研室制作當前5頁，總共71頁。敏感元件=基體材料+成膜材料+敏感功能材料二、生物敏感膜和敏感元件的制備技術★基體材料：敏感元件的載體1.構成及材料★成膜材料：用于固定敏感功能材料的物質，具有良好的成膜性、一定的剛性和柔韌性、一定的物理或化學作用★敏感功能材料：是傳感器的核心組成，能直接感受被測對象的非電量信息部分上海中醫藥大學生化教研室制作當前6頁，總共71頁。吸附法包埋法共價鍵合法交聯法夾心法微膠囊法2、生物敏感材料的固定化技術上海中醫藥大學生化教研室制作當前7頁，總共71頁。1.吸附法★作用力：氫鍵，范德華力，離子鍵，疏水作用力，電子親和力，共同作用★優點：方法簡單，操作條件溫和，對生物分子活性影響小，生物分子不易發生變性★缺點：表面結合力弱，穩定性差，易脫附，重現性差，靈敏度低上海中醫藥大學生化教研室制作當前8頁，總共71頁。常用固相載體：活性炭、氧化鋁、黏土、纖維素、高嶺土、硅膠、多孔玻璃、膠原蛋白、離子交換體分類：物理吸附；化學吸附概念：用非水溶性固相載體，通過物理吸附，化學或離子鍵鍵和作用，使生物分子固定化的方法物理和化學吸附法上海中醫藥大學生化教研室制作當前9頁，總共71頁。物理吸附定義：物理吸附也稱范德華吸附，它是由吸附質和吸附劑分子間作用力所引起，此力也稱作范德華力。

物理吸附示意圖活性炭多孔性上海中醫藥大學生化教研室制作當前10頁，總共71頁。物理吸附上海中醫藥大學生化教研室制作當前11頁，總共71頁。定義：吸附質分子與固體表面原子(或分子)發生電子的轉移、交換或共有，形成吸附化學鍵的吸附。

化學吸附上海中醫藥大學生化教研室制作當前12頁，總共71頁。

(langmuir-Blodgettfilm)LB膜法概念：將兼具親水頭和疏水尾的兩親性分子分散在水面上，經逐漸壓縮其水面上的占有面積，使其排列成單分子層，再將其轉移沉積到固體基底上所得到的一種膜。可以是單層或多層。上海中醫藥大學生化教研室制作當前13頁，總共71頁。十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）Br-Na+十二烷基磺酸鈉（SDS）兩親性分子上海中醫藥大學生化教研室制作當前14頁，總共71頁。常用基底玻璃類：石英玻璃、硅片、CaF2片、云母片、

ITO導電玻璃、蓋玻片

金屬類：不銹鋼片、半導體基片和鉑、金等金屬片

固體基底上海中醫藥大學生化教研室制作當前15頁，總共71頁。垂直拉提法水平附著法亞相降低法三種制備方法上海中醫藥大學生化教研室制作當前16頁，總共71頁。疏水基片親水基片三種基本類型上海中醫藥大學生化教研室制作當前17頁，總共71頁。優點膜厚度可精確控制，精確到納米級脂質雙層膜同生物膜結構類似，是理想的仿生膜，具有較好的生物相容性可把功能分子固定在LB膜的預定位置上，進行分子識別設計，從而制備具有特殊功能的生物傳感器膜內分子排列有序且致密應用：制備化學、生物或仿生傳感器，用于分子識別上海中醫藥大學生化教研室制作當前18頁，總共71頁。缺點機械穩定性差。LB膜是一種亞穩態結構，對熱、化學環境、時間以及外部壓力的穩定性較弱膜的性質強烈依賴于轉移過程LB膜對成膜分子的結構要求特殊（必須是雙親性分子）、成膜設備昂貴。上海中醫藥大學生化教研室制作當前19頁，總共71頁。自組裝(selfassembling,SA)膜法概念：基于分子的自組裝作用在固體表面上自然地形成高度有序的單分子層方法。表面活性材料溶液基片浸泡（幾秒到幾小時）緊密排列的有序自組裝膜烷基鏈表面活性基團基片與空氣接觸的自組裝膜基團基團間的特殊相互作用（氫鍵、偶極）分子間相互作用在基片表面的化學吸附上海中醫藥大學生化教研室制作當前20頁，總共71頁。優點簡單易行穩定性好利于仿生研究缺點對基底電極要求很高所用試劑需自行設計合成上海中醫藥大學生化教研室制作當前21頁，總共71頁。2.共價鍵合法★

概念：將生物分子與固相載體表面的活性基團反應生成化學共價鍵而固定的方法★

實質：載體的活性基團與生物分子上的反應基團之間的共價鍵和反應★常用共價反應：重氮反應、芳香烴化反應、偶聯反應、縮合反應、疊氮反應等上海中醫藥大學生化教研室制作當前22頁，總共71頁。上海中醫藥大學生化教研室制作當前23頁，總共71頁。優點結合牢靠，穩定性好重現性好使用壽命長缺點反應步驟多，操作復雜可能降低生物分子的活性上海中醫藥大學生化教研室制作當前24頁，總共71頁。3.包埋法★

概念：將生物組分包埋于高分子三維空間網狀結構中，形成穩定的生物組分敏感膜★

包埋方式：凝膠包埋法、膠囊包埋法★

常用包埋劑：Nafion、殼聚糖、絲素蛋白、聚丙烯酰胺、淀粉、聚乙烯醇、纖維素膜、尼龍膜等Nafion上海中醫藥大學生化教研室制作當前25頁，總共71頁。3.包埋法優點實驗條件溫和對生物組分活性影響小穩定性好缺點：分子量大的底物擴散困難上海中醫藥大學生化教研室制作當前26頁，總共71頁。4.交聯法★

概念：利用雙功能或多功能試劑將生物分子固定在固相載體表面并彼此交聯形成三維網狀結構。★

最常用的交聯試劑：戊二醛上海中醫藥大學生化教研室制作當前27頁，總共71頁。優點操作簡單結合牢固穩定性好缺點：會降低生物分子的活性4.交聯法上海中醫藥大學生化教研室制作當前28頁，總共71頁。5.微膠囊法★

概念：是一種采用高分子聚合物或其他成膜材料將物質的微粒或微滴包覆所形成的微小容器，粒徑一般在微米至毫米級范圍，被包覆的物質稱為囊心，壁殼稱囊壁，構成囊壁的成膜材料稱為囊材。囊心（生物物質）囊壁（具有半透膜性）囊材通常由天然或合成的高分子聚合物構成上海中醫藥大學生化教研室制作當前29頁，總共71頁。缺點：生物分子的擴散受到一定的限制5.微膠囊法優點：條件溫和，可以有效保持生物分子的活性上海中醫藥大學生化教研室制作當前30頁，總共71頁。6.夾心法★

概念：將生物活性材料直接封閉在雙層濾膜中間，然后固定在基體材料表面。上海中醫藥大學生化教研室制作當前31頁，總共71頁。缺點：生物材料的用量較大6.夾心法優點：操作簡單，固定量大，響應速度快，重現性好，不需要任何化學處理上海中醫藥大學生化教研室制作當前32頁，總共71頁。環戊烷多氫菲電流型生物傳感器雌激素是一類有廣泛生物活性的類固醇化合物雌激素三、生物傳感器的應用上海中醫藥大學生化教研室制作當前33頁，總共71頁。雌三醇雌激素雌二醇雌酮（E3）（E2）（E1）上海中醫藥大學生化教研室制作當前34頁，總共71頁。雌三醇雌激素生理作用的強弱雌二醇雌酮<<（E3）（E1）（E2）卵巢主要合成雌二醇(E2)及雌酮(E1)兩種雌激素，血循環中的雌三醇是E2和E1的降解產物，E2是婦女體內活性最強的雌激素，E3活性最弱。上海中醫藥大學生化教研室制作當前35頁，總共71頁。男：40～115ng/L(40～115pg/mL)女：周期1-10天：61～394ng/L(61～394pg/mL)周期11-20天：122～437ng/L(122～437pg/mL)周期21-30天：156～350ng/L(156～350pg/mL)青春期前、絕經期：≤40ng/L(≤40pg/mL)血清中雌激素總含量的正常值上海中醫藥大學生化教研室制作當前36頁，總共71頁。?促進和維持女性生殖器官和第二性征?內分泌系統?心血管系統?肌體的代謝?骨骼的生長和成熟?皮膚雌激素的生理作用：上海中醫藥大學生化教研室制作當前37頁，總共71頁。雌激素藥物上海中醫藥大學生化教研室制作當前38頁，總共71頁。濫用雌激素對人體生殖發育、神經、免疫系統產生危害，甚至致癌上海中醫藥大學生化教研室制作當前39頁，總共71頁。泰國人妖上海中醫藥大學生化教研室制作當前40頁，總共71頁。希特勒打不贏希特勒，就讓他做女人上海中醫藥大學生化教研室制作當前41頁，總共71頁。蛋黃卵磷脂重組人雌激素受體－α鉑盤電極上海中醫藥大學生化教研室制作當前42頁，總共71頁。上海中醫藥大學生化教研室制作當前43頁，總共71頁。上海中醫藥大學生化教研室制作當前44頁，總共71頁。上海中醫藥大學生化教研室制作當前45頁，總共71頁。上海中醫藥大學生化教研室制作當前46頁，總共71頁。?乙醇生物傳感器酒后駕駛飲酒駕車：指駕駛員血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100mL小于80mg/100mL的駕駛行為。350mL(約相稱于1小瓶)啤酒或半兩白酒(20mL)后上海中醫藥大學生化教研室制作當前47頁，總共71頁。?乙醇生物傳感器酒后駕駛醉酒駕車：指駕駛員血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100mL的駕駛行為。1400mL(約相稱于3瓶500mL)啤酒或一兩半白酒(80mL)

上海中醫藥大學生化教研室制作當前48頁，總共71頁。?乙醇生物傳感器一般可分為興奮、催眠、麻醉、窒息四階段。

乙醇中毒乙醇含量在13.02～17.36mmol/L時身體有異常變化；乙醇含量<21.7mmol/L為亞臨床中毒水平；乙醇含量在26.04～32.55mmol/L時木僵；乙醇含量>35.56mmol/L時沉醉；乙醇含量在44.45～88.9mmol/L時嚴重中毒；乙醇含量>88.9mmol/L時死亡。上海中醫藥大學生化教研室制作當前49頁，總共71頁。?乙醇生物傳感器微生物傳感器C2H5OH+O2Acetobacterxylinium(醋桿菌屬木糖)Trichosporonbrassicae(天花粉孢子)CH3COOH+H2O線性范圍：5~72mmol/L上海中醫藥大學生化教研室制作當前50頁，總共71頁。?乙醇生物傳感器酶傳感器C2H5OH+NAD+CH3CHO+NADH醇脫氫酶NAD++[Fe(CN)6]3-+H++e-NADH+[Fe(CN)6]4-上海中醫藥大學生化教研室制作當前51頁，總共71頁。?阿司匹林生物傳感器是應用最早，最廣和最普通解熱鎮痛藥抗風濕藥。具有解熱、鎮痛、抗炎、抗風濕和抗血小板聚集等多方面的藥理作用上海中醫藥大學生化教研室制作當前52頁，總共71頁。?阿司匹林生物傳感器血液中阿司匹林的含量高于3mmol/L就會有毒性。乙酰水楊酸是藥三分毒上海中醫藥大學生化教研室制作當前53頁，總共71頁。?阿司匹林生物傳感器乙酰水楊酸H水楊酸肝性酯酶上海中醫藥大學生化教研室制作當前54頁，總共71頁。?阿司匹林生物傳感器H水楊酸水楊酸羥化酶HOH鄰苯二酚上海中醫藥大學生化教研室制作當前55頁，總共71頁。?阿司匹林生物傳感器上海中醫藥大學生化教研室制作當前56頁，總共71頁。?阿司匹林生物傳感器上海中醫藥大學生化教研室制作當前57頁，總共71頁。組織傳感器生物組織生物組織植物組織動物組織生物組織含有豐富的酶類，這些酶在適宜的自然環境中，可以得到相當穩定的酶活性上海中醫藥大學生化教研室制作當前58頁，總共71頁。植物組織香蕉果肉中含有豐富的草酸氧化酶草酸檢測組織傳感器上海中醫藥大學生化教研室制作當前59頁，總共71頁。H2C2O4+O2

草酸氧化酶2CO2+H2O2

氧電極過氧化氫電極植物組織酶法檢測草酸的機理：組織傳感器上海中醫藥大學生化教研室制作當前60頁，總共71頁。植物組織氧電極構造組織傳感器上海中醫藥大學生化教研室制作當前61頁，總共71頁。植物組織陽極：4Ag+4Cl-→4AgCl+4e-

陰極：O2+2H2O+4e-→4OH-

電極反應極譜型電極，需外加0.6V~0.8V的極化電壓