酶传感器及其应用精选文档.ppt

酶传感器及其应用本讲稿第一页，共十六页酶传感器的定义酶传感器的定义酶传感器的分类酶传感器的分类酶传感器的基本结构酶传感器的基本结构酶传感器的工作原理酶传感器的工作原理酶传感器的应用酶传感器的应用酶传感器的发展前景展望酶传感器的发展前景展望本讲稿第二页，共十六页酶传感器的定义酶传感器的定义酶生物传感器是将酶作为生物敏感酶生物传感器是将酶作为生物敏感基元基元,通过各种物理、化学信号转通过各种物理、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反应所产生的与目标物浓度成比例关系的可测信号关系的可测信号,实现对目标物定实现对目标物定量测定的分析仪器。量测定的分析仪器。本讲稿第三页，共十六页酶传感器的分类酶传感器的分类根据信号转换器的不同，酶传感器根据信号转换器的不同，酶传感器主要有酶电极传感器、离子敏场效主要有酶电极传感器、离子敏场效应晶体管酶传感器、热敏电阻酶传应晶体管酶传感器、热敏电阻酶传感器和光纤酶传感器等几类。感器和光纤酶传感器等几类。根据酶促反应的溶剂体系，可分为有根据酶促反应的溶剂体系，可分为有机相酶传感器和非有机相酶传感器。机相酶传感器和非有机相酶传感器。本讲稿第四页，共十六页酶传感器的基本结构酶传感器的基本结构酶生物传感器的基本结构单元是由物质识酶生物传感器的基本结构单元是由物质识别元件（固定化酶膜）和信号转换器（基别元件（固定化酶膜）和信号转换器（基体电极）组成。当酶膜上发生酶促反应时体电极）组成。当酶膜上发生酶促反应时,产生的电活性物质由基体电极对其响应。产生的电活性物质由基体电极对其响应。基体电极的作用是使化学信号转变为电基体电极的作用是使化学信号转变为电信号信号,从而加以检侧从而加以检侧,基体电极可采用碳基体电极可采用碳质电极（石墨电极、玻碳电极、碳栩电质电极（石墨电极、玻碳电极、碳栩电极）、极）、Pt电极及相应的修饰电极。电极及相应的修饰电极。本讲稿第五页，共十六页酶传感器的工作原理酶传感器的工作原理当酶电极漫人被测溶液当酶电极漫人被测溶液,待测底物待测底物进入酶层的内部并参与反应进入酶层的内部并参与反应,大部分大部分酶反应都会产生或消耗一种可被电极酶反应都会产生或消耗一种可被电极侧定的物质侧定的物质,当反应达到稳定状态时当反应达到稳定状态时,电活性物质的浓度可以通过电位或电活性物质的浓度可以通过电位或电流模式进行侧定。电流模式进行侧定。本讲稿第六页，共十六页本讲稿第七页，共十六页酶传感器的应用酶传感器的应用在环境监测中的应用在环境监测中的应用在食品分析中的应用在食品分析中的应用在生物医学中的应用在生物医学中的应用在军事上的应用在军事上的应用本讲稿第八页，共十六页环境监测对于环境保护非常重要环境监测对于环境保护非常重要,传传统的监测方法有很多缺点：分析速统的监测方法有很多缺点：分析速度慢、操作复杂且需要昂贵仪器度慢、操作复杂且需要昂贵仪器,无法进行现场快速监测和连续在线分无法进行现场快速监测和连续在线分析。酶生物传感器的发展和应用为其析。酶生物传感器的发展和应用为其提供了新的手段。农药、杀虫剂在农提供了新的手段。农药、杀虫剂在农业生产中广泛使用业生产中广泛使用,但其残余物对水但其残余物对水源和土壤存在污染。源和土壤存在污染。本讲稿第九页，共十六页酶传感器在食品检验中的应用相当酶传感器在食品检验中的应用相当广泛广泛,几乎渗透到了各个方面几乎渗透到了各个方面,包包括食品工业生产在线监测、食品中成括食品工业生产在线监测、食品中成分分析（包括糖类的检测分分析（包括糖类的检测,各种氮基酸各种氮基酸和蛋白质的测定和蛋白质的测定,脂类的测定脂类的测定,维生素维生素的测定的测定,有机酸的测定有机酸的测定,），食品添加），食品添加剂分析（如甜味剂、漂白剂、防腐剂分析（如甜味剂、漂白剂、防腐剂），鲜度的检测、感官指标及一剂），鲜度的检测、感官指标及一些特殊指标（如食品保质期）的分些特殊指标（如食品保质期）的分析。析。本讲稿第十页，共十六页用酶传感器来检测体液中的各种用酶传感器来检测体液中的各种化学成分化学成分,为医生的诊断提出依为医生的诊断提出依据；据；利用生物工程技术生产药物时利用生物工程技术生产药物时,将酶传感器用于生化反应的监视将酶传感器用于生化反应的监视,可以迅速地获取各种数据可以迅速地获取各种数据,有效有效地加强生物工程产品的质量管理；地加强生物工程产品的质量管理；本讲稿第十一页，共十六页生物传感器可实时监测生物大分生物传感器可实时监测生物大分子之间的相互作用子之间的相互作用,借助于这一借助于这一技术动态观察抗原、抗体之间结技术动态观察抗原、抗体之间结合与解离的平衡关系合与解离的平衡关系,可较为准可较为准确地测定抗体的亲和力及识别抗原确地测定抗体的亲和力及识别抗原表位表位,帮助人们了解单克隆抗体特帮助人们了解单克隆抗体特性性,有目的地筛选各种具有最佳应有目的地筛选各种具有最佳应用潜力的单克隆抗体用潜力的单克隆抗体,而且较常规而且较常规方法省时、省力方法省时、省力,结果也更为客结果也更为客观可信。观可信。本讲稿第十二页，共十六页现代战争往往是在核武器、化学武器、生现代战争往往是在核武器、化学武器、生物武器威胁下进行的。战争、侦检、鉴定物武器威胁下进行的。战争、侦检、鉴定和检测是整个三防医学中的重要环节。是和检测是整个三防医学中的重要环节。是进行有效化学战和生物战防护的前提。由进行有效化学战和生物战防护的前提。由于具有高度特异性、灵敏性和能快速地探于具有高度特异性、灵敏性和能快速地探测化学战剂和生物战剂包括病毒、细菌和测化学战剂和生物战剂包括病毒、细菌和毒素等的特性毒素等的特性,酶生物传感器将是最重酶生物传感器将是最重要的一类化学战剂和生物战剂侦检器材。要的一类化学战剂和生物战剂侦检器材。本讲稿第十三页，共十六页酶传感器的发展前景展望酶传感器的发展前景展望目前目前,酶生物传感器的研究试验已酶生物传感器的研究试验已较为广泛较为广泛,但大多数仍处于实验室研但大多数仍处于实验室研究开发阶段究开发阶段,达到实用化阶段的产品达到实用化阶段的产品还较少还较少,因此研制具有市场潜力的因此研制具有市场潜力的酶生物传感器一直是科学家努力的酶生物传感器一直是科学家努力的方向。此外方向。此外,探索与合成更有效的探索与合成更有效的电子介体和性能更优异的聚合物载电子介体和性能更优异的聚合物载体材料体材料,以及寻找方便、高效以及寻找方便、高效本讲稿第十四页，共十六页 的酶固定化方法的酶固定化方法,通过对介体和载体通过对介体和载体材料的结构与性能同酶活性之间关系材料的结构与性能同酶活性之间关系的研究的研究,研制开发响应快速研制开发响应快速,稳定性稳定性好好,信号可靠的第二代酶生物传感信号可靠的第二代酶生物传感器器,深入阐明酶生物传感器的电子深入阐明酶生物传感器的电子传递机理及寻找更有效的方法，实传递机理及寻找更有效的方法，实现更多酶的直接电化学制备性能优现更多酶的直接电化学制备性能优越的第三代酶生物传感器也是这一越的第三代酶生物传感器也是这一领域中重要的发展趋势。领域中重要的发展趋势。本讲稿第十五页，共十六页本讲稿第十六页，共十六页