电化学传感器和生物传感器-3(12).ppt

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1、5.电化学传感器和生物传感器电化学传感器和生物传感器1.第三代第三代酶酶传传感器的概念。感器的概念。2.实现实现酶酶的直接的直接电电子子传递传递的四种途径及各自的的四种途径及各自的优优缺点。缺点。3.三代三代酶酶传传感器的区感器的区别别及各自的及各自的优优缺点。缺点。4.葡萄糖生物葡萄糖生物传传感器，乳酸生物感器，乳酸生物传传感器。感器。5.胆固醇胆固醇检测检测的意的意义义。上一节课主要内容回顾上一节课主要内容回顾：电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器(R)70%30%胆固醇胆固醇酯酯+H2O胆固醇胆固醇+RCOOH胆固醇胆固醇酯酯酶酶胆固醇胆固醇+O2胆胆

2、烯酮烯酮+H2O2胆固醇氧化胆固醇氧化酶酶H2O22H+O2+2e-电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器电流型电流型 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器电流型电流型技术关键技术关键如何将两种酶很好的固定如何将两种酶很好的固定缺点缺点所需恢复时间较长所需恢复时间较长结合型酶电极结合型酶电极 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器电流型电流型缓冲液及试样注射口缓冲液及试样注射口分离型酶电极分离型酶电极通通过过合理地控制歧管和合理地控制歧管和酶酶柱的柱的长长度度,可以使可以使底物和底物和酶酶达

3、到达到充分反充分反应应,并且并且 H2O2 电电极极在在测试样测试样品后品后可以很快地得到可以很快地得到复原复原，便于便于连连接接测测定。定。电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器电流型电流型发发展展现现状：状：使用寿命一般在使用寿命一般在(2 3)个月个月；连续测连续测定定300 次次 以上以上，酶酶活性仍在原活性的活性仍在原活性的 85%左右左右缺点：缺点：检测鸡蛋和奶油等食品中胆固醇含量方面还欠成熟。检测鸡蛋和奶油等食品中胆固醇含量方面还欠成熟。发发展展趋势趋势：微型化微型化、复合型和一次性复合型和一次性电电极极 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例

4、 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器非光纤式光传感器非光纤式光传感器 许许多有机体都具有生物多有机体都具有生物发发光光现现象象 某些化学某些化学试剂试剂遇到遇到O2 或或H2O2反反应应具有具有发发光光现现象象 某些某些荧荧光物光物质质遇到遇到O2会会发发生猝生猝灭现灭现象象依依 据据胆固醇胆固醇酯酯+H2O胆固醇胆固醇+RCOOH胆固醇胆固醇酯酯酶酶胆固醇胆固醇+O2胆胆烯酮烯酮+H2O2胆固醇氧化胆固醇氧化酶酶 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器非光纤式光传感器非光纤式光传感器 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器H2O

5、2+化学化学发发光物光物 氨基氨基肽肽酸根酸根+光子光子非光纤式光传感器非光纤式光传感器过氧化物酶过氧化物酶朗伯朗伯-比比尔尔定律定律 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器非光纤式光传感器非光纤式光传感器 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器鲁鲁米米诺诺作作为为化学化学发发光物光物 非光纤式光传感器非光纤式光传感器该传该传感器感器测试测试血清血清样样品品仅仅需需0.2 L,响响应时间为应时间为0.5 s缺点：缺点：该该法和常法和常规测试规测试方法相比方法相比，准确度不准确度不很高很高，相关系数相关系数0.932。电流型生物

6、传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器光纤式光传感器光纤式光传感器 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 胆固醇生物胆固醇生物传感器感器光纤式光传感器光纤式光传感器生物传感器结构示意图生物传感器结构示意图 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 磷酸磷酸盐生物生物传感器感器H3PO4PO43-参与参与DNA和和RNA的合成的合成 参与机体的有氧和无氧能量代参与机体的有氧和无氧能量代谢谢 维维持体液的酸碱平衡（持体液的酸碱平衡（HPO42-/H2PO4-）电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 磷酸磷酸盐生物生物传感器感器 高磷血症：高磷血症：主要主要见见于甲状旁

7、腺功能减退症、慢性于甲状旁腺功能减退症、慢性肾肾功能不功能不全、全、维维生素生素D过过多症、多症、应应用雄激素、用雄激素、继发继发性骨癌、多性骨癌、多发发性骨髓性骨髓瘤等。瘤等。低磷血症：低磷血症：主要主要见见于于摄摄人不足和吸收减少，如人不足和吸收减少，如应应用含用含铝铝磷磷结结合合剂剂、吸收不良、吸收不良综综合征；合征；应应用葡萄糖及胰用葡萄糖及胰岛岛素或碱中毒使磷素或碱中毒使磷转转移入移入细细胞内；血液透析、胞内；血液透析、肾肾小管酸中毒等使磷小管酸中毒等使磷丧丧失失过过多；其多；其他如甲状旁腺功能亢他如甲状旁腺功能亢进进、酒精中毒、糖尿病、酒精中毒、糖尿病酮酮症酸中毒等。症酸中毒等。正

8、常参考正常参考值值:0.71.5 mmol/L。电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 磷酸磷酸盐生物生物传感器感器粪粪便磷酸便磷酸盐盐正常正常值值：0.40.8 g/24h 增加：增加：维维生素生素D缺乏症缺乏症 减少：减少：见见于于维维生素生素D中毒中毒?维维生素生素D:维维持血清中持血清中钙钙磷磷浓浓度的恒定度的恒定 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 磷酸磷酸盐生物生物传感器感器佝偻病佝偻病软骨病软骨病 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 磷酸磷酸盐生物生物传感器感器葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸盐盐葡萄糖葡萄糖+磷酸磷酸酸性磷酸酸性磷酸酯酯酶酶葡萄糖葡萄糖+O2葡萄糖酸葡萄

9、糖酸+H2O2葡萄糖氧化葡萄糖氧化酶酶磷酸盐有抑制酸性磷酸酯酶的作用磷酸盐有抑制酸性磷酸酯酶的作用 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 淀粉生物淀粉生物传感器感器淀粉酶淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称是水解淀粉和糖原的酶类总称 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 淀粉生物淀粉生物传感器感器血清淀粉血清淀粉酶酶 220 U/L(37)尿淀粉尿淀粉酶酶 1200 U/L(37)P同工同工酶酶 血清血清 115 U/L 尿尿 800 U/L 正常水平：正常水平：升高：胰腺炎、胰腺囊升高：胰腺炎、胰腺囊肿肿、胰腺、胰腺损伤损伤等等 降低：肝硬化、肝炎、肝癌、胆囊炎降低：肝硬化、肝炎、肝癌、

10、胆囊炎 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 淀粉生物淀粉生物传感器感器淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖淀粉淀粉酶酶葡萄糖葡萄糖+O2葡萄糖酸葡萄糖酸+H2O2葡萄糖氧化葡萄糖氧化酶酶 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 乙醇生物乙醇生物传感器感器CH3CH2OH 可用乙醇来制造可用乙醇来制造醋酸醋酸、饮饮料、料、香精香精、染料、染料、燃料燃料等。等。医医疗疗上也常用体上也常用体积积分数分数为为70%75%的乙醇作的乙醇作消毒消毒剂剂等。等。电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 乙醇生物乙醇生物传感器感器一般可分为兴奋、一般可分为兴奋、催眠催眠、麻醉、窒息四阶段。、麻醉、窒息四阶段。乙醇中毒

11、乙醇中毒乙醇含量在乙醇含量在13.0217.36mmol/L时时身体有异常身体有异常变变化；化；乙醇含量乙醇含量35.56mmol/L时时沉醉；沉醉；乙醇含量在乙醇含量在44.4588.9mmol/L时严时严重中毒；重中毒；乙醇含量乙醇含量88.9mmol/L时时死亡。死亡。电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 乙醇生物乙醇生物传感器感器酒后驾驶酒后驾驶饮饮酒酒驾车驾车：指：指驾驶员驾驶员血液中的酒精含量血液中的酒精含量大于或者等大于或者等于于20 mg/100 mL小于小于80 mg/100 mL的的驾驶驾驶行行为为。350 mL(约约相称于相称于1小瓶小瓶)啤酒或半两白酒啤酒或半两白酒

12、(20 mL)后后 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 乙醇生物乙醇生物传感器感器酒后驾驶酒后驾驶醉酒醉酒驾车驾车：指：指驾驶员驾驶员血液中的酒精含量血液中的酒精含量大于或者等大于或者等于于80 mg/100 mL的的驾驶驾驶行行为为。1400 mL(约约相称于相称于3瓶瓶500 mL)啤酒或一两半白酒啤酒或一两半白酒(80mL)电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 乙醇生物乙醇生物传感器感器微生物传感器微生物传感器C2H5OH+O2Acetobacter xylinium(醋杆菌属木糖醋杆菌属木糖)Trichosporon brassicae(天花粉天花粉孢孢子子)CH3COOH+

13、H2O线线性范性范围围：572 mmol/L 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 乙醇生物乙醇生物传感器感器酶传感器酶传感器C2H5OH+NAD+CH3CHO+NADH醇脱醇脱氢氢酶酶NAD+Fe(CN)63-+H+e-NADH+Fe(CN)64-电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 阿司匹林生物阿司匹林生物传感器感器是是应应用最早，最广和最普通用最早，最广和最普通解解热镇热镇痛痛药药抗抗风风湿湿药药。具有。具有解解热热、镇镇痛痛、抗炎抗炎、抗抗风风湿湿和和抗血小板聚集抗血小板聚集等多方面的等多方面的药药理作用理作用 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 阿司匹林生物阿司匹林生物

14、传感器感器血液中阿司匹林的含量高于血液中阿司匹林的含量高于3mmol/L就会有毒性。就会有毒性。乙酰水杨酸乙酰水杨酸是是药药三分毒三分毒 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 阿司匹林生物阿司匹林生物传感器感器乙酰水杨酸乙酰水杨酸H水杨酸水杨酸肝性酯酶肝性酯酶 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 阿司匹林生物阿司匹林生物传感器感器H水杨酸水杨酸水杨酸羟化酶水杨酸羟化酶HOH邻苯二酚邻苯二酚 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 阿司匹林生物阿司匹林生物传感器感器 电流型生物传感器实例电流型生物传感器实例 阿司匹林生物阿司匹林生物传感器感器1.胆固醇生物胆固醇生物传传感器。感器。2.磷酸磷酸盐盐生物生物传传感器。感器。3.淀粉生物淀粉生物传传感器。感器。4.乙醇生物乙醇生物传传感器。感器。5.阿司匹林生物阿司匹林生物传传感器。感器。思考题：思考题：临床意义临床意义检测方法检测方法