12生物医学传感-生物传感器_课件.ppt

作业 调研一种生物传感器的应用实例（包括结构、原理、特性及应用等） 如：石英晶体微天平生物传感器（陈阳天） 表面等离子体共振生物传感器（王岭枫） 光纤生物传感器（卢川） 生物芯片（郭铸慷） 场效应生物传感器（田培龙） 要求：每人PPT讲解8-10分钟 * * * 1 * * * 按换能器分类 电化学电极 光学换能器 介体 半导体 传递系统 换能器 热敏电阻 压电晶体 介体生物传感器 换能器 半导体生物传感器 生物电极 光生物传感器 热生物传感器 压电晶体生物传感器 * * 3、 生物传感器特点 1） 根据生物反应的特异性和多样性，理论上可以制成测定所有生物物质的传感器，因而测定范围广泛。 2）一般不需进行样品的预处理，它利用本身具备的优异选择性把样品中被测组分的分离和检测统一为一体，测定时一般不需另加其他试剂，使测定过程简便迅速，容易实现自动分析。 3）体积小、响应快、样品用量少，可以实现连续在线检测。 * * 4） 通常其敏感材料是固定化生物元件，可反复多次 使用。 5） 准确度高，一般相对误差可达到1%以内。 6） 可进行活体分析。 7）传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪，因而便于推广普及。 8） 有的微生物传感器能可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生，能得到许多复杂的物理化学传感器综合作用才能获得的信息。 * * 四、生物敏感材料的固定化技术 生物传感器制作的核心部分 固定化的目的：将生物敏感物质限制在一定的空间，但又不妨碍被分析物的自由扩散。 固定化技术：把生物活性材料与载体固定化成为生物敏感膜。 物理方法：吸附法、夹心法、包埋法； 化学方法: 共价连接法、交联法； 近年来, 由于半导体生物传感器迅速发展, 因而又出现了采用集成电路工艺制膜技术。 * * 1）夹心法 将生物活性材料封闭在双层滤膜之间，形象地称为夹心法。 这种方法的特点是操作简单，不需要任何化学处理，固定生物量大，响应速度快，重复性好。 * * 离子交换吸附法：选用具有离子交换性质的载体，在适宜的PH条件下，使生物分子与离子交换剂通过离子键结合，形成固定化层。 2）吸附法 用非水溶性载体物理吸附或离子结合，使蛋白质分子固定化的方法。 物理吸附：通过极性键、氢键、疏水力或 电子的相互作用将生物组分吸附在不溶性的惰性载体上。 载体种类较多，如活性炭、高岭土、硅胶、玻璃、纤维素、离子交换体等。 * * 3）包埋法 把生物活性材料包埋并固定在高分子聚合物三维空间网状结构基质中。 此方法的特点是一般不产生化学修饰，对生物分子活性影响较小；缺点是分子量大的底物在凝胶网格内扩散较固难。 * * 4）共价连接法 使生物活性分子通过共价键与固相载体结合固定的方法。 此方法的特点是结合牢固，生物活性分子不易脱落，载体不易被生物降解，使用寿命长； 缺点是实现固定化麻烦，酶活性可能因发生化学修饰而降低。 * * 5）交联法 借助于双功能试剂的作用，使蛋白质结合到惰性载体或使蛋白质分子彼此交联，形成不溶性网状结构的方法。 这种方法广泛用于酶膜和免疫分子膜制备，操作简单。 * * 6）LB膜技术 一种能在低温低压下制成高密度、分子排列方向一致的单分子层或双分子层超薄膜的技术。 * * 第三节 酶生物传感器 一、酶的本质和特征 （一） 酶的本质 酶是生物体内产生的、具有催化活性的一类蛋白质 酶 纯蛋白酶：只含有蛋白质 结合蛋白酶蛋白质+非蛋白质 辅基：非蛋白部分与酶蛋白结合的牢固，不易分离 辅酶：结合的不牢，可在溶液中离解 （组合） * * 酶（催化反应类型） 氧化还原酶 转移酶 水解酶 异构酶 （二）酶的催化性质 1、高效催化性 2、高度专一性 * * （三）影响酶活性的因素 1、温度 一方面升高温度增加底物分子的热能，从而增高反应的速率 另一方面温度的升高也会增加酶本身结构的分子热能，导致酶的变性或催化活性的降低 多数哺乳动物的酶，最适温度为37 左右 2、PH 影响酶促反应的速率 每种酶都有一