生物傳感器的制備及應(yīng)用

1、生物傳感器的制備及應(yīng)用摘要 生物傳感器是一門由生物、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)、電子技術(shù)等多種學(xué)科互相滲透成長(zhǎng)起來(lái)的高新技術(shù)。因其具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低、在復(fù)雜的體系中進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測(cè),特別是它的高度自動(dòng)化、微型化與集成化的特點(diǎn),從最先提出生物傳感器的設(shè)想至今,其在近幾十年獲得蓬勃而迅速的發(fā)展。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門如食品、制藥、化工、臨床檢驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面有廣泛的應(yīng)用前景。特別是分子生物學(xué)與微電子學(xué)、光電子學(xué)、微細(xì)加工技術(shù)及納米技術(shù)等新學(xué)科、新技術(shù)結(jié)合,正改變著傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)動(dòng)植物學(xué)的面貌。關(guān)鍵詞 生物傳感器 應(yīng)用 納米材料一、生物傳感器的原理生物傳感器主要是由生物識(shí)

2、別和信號(hào)分析兩部分組成的生物識(shí)別部分是由具有分子識(shí)別能力的生物敏感識(shí)別元件構(gòu)成,包括細(xì)胞、生物素、酶、抗體及核酸等1。信號(hào)分析部分通常又叫做換能器,它們的工作原理一般是根據(jù)物質(zhì)電化學(xué)、光學(xué)、質(zhì)量、熱量、磁性等。物理化學(xué)性質(zhì)將被分析物與生物識(shí)別元件之間反應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)變成易檢測(cè)、量化的另一種信號(hào),比如電信號(hào)、焚光信號(hào)等,再經(jīng)過(guò)信號(hào)讀取設(shè)備的轉(zhuǎn)換過(guò)程,最終得到可以對(duì)分析物進(jìn)行定性或定量檢測(cè)的數(shù)據(jù)。生物傳感器識(shí)別和檢測(cè)待測(cè)物的一般反應(yīng)過(guò)程為:首先,待測(cè)物分子與識(shí)別元素接觸;然后,識(shí)別元素把待測(cè)物分子從樣品中分離出來(lái);接著,轉(zhuǎn)換器將識(shí)別反應(yīng)相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可分析的化學(xué)或物理信號(hào);最后,使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)輸

3、出的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換,將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的信號(hào)。生物傳感器的各個(gè)部分包括分析裝置、儀器和系統(tǒng)也由此構(gòu)成。生物傳感器中的識(shí)別元素決定了傳感器的特異性,是生物定性識(shí)別的決定因素;識(shí)別元素與待測(cè)分子的親合力,以及換能器和檢測(cè)儀表的精密度,在很大程度上決定了傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度。二、生物傳感器的分類根據(jù)所用換能器和監(jiān)測(cè)物理量、化學(xué)量和生物量可分為電化學(xué)生物傳感器2、光學(xué)生物傳感器3和壓電生物傳感器4等。1、光學(xué)生物傳感器光學(xué)生物傳感器是基于待測(cè)物能夠引起傳感器表面某種特定指示劑光吸收率或光傳播發(fā)生反射、折射、散射等性質(zhì)的變化進(jìn)行設(shè)計(jì)的。大量光學(xué)生物傳感器已經(jīng)見(jiàn)諸報(bào)道,Borisov等5對(duì)近年

4、來(lái)光學(xué)生物傳感器的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了綜述。表面等離子共振(SPR)生物傳感器是一種常用的光學(xué)生物傳感器。其光源為偏振光,傳感芯片表面鍍有一層金膜,金膜與微流體流動(dòng)系統(tǒng)相聯(lián),當(dāng)金膜表面鍵合了目標(biāo)分析物后,檢測(cè)器能夠跟蹤溶液中的分子與芯片表面的分子結(jié)合、解離整個(gè)過(guò)程的變化。SPR生物傳感器能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生物分子間的相互作用,且不需要復(fù)雜的標(biāo)記,因此被廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)、臨床診斷以及食品安全等領(lǐng)域。2、電化學(xué)生物傳感器6電化學(xué)生物傳感器通常包括電流型電位型和電阻型三種類型。它的工作原理是由于待測(cè)物的引入使得傳感器表面發(fā)生物理或者化學(xué)變化,這些變化經(jīng)電化學(xué)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的電信號(hào)。銷電極、金電極和玻

5、碳電極是最常用的工作電極,一方面是因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫膶?dǎo)電性;另一方面,它們?nèi)菀滋幚?在檢測(cè)過(guò)程尤其是生物檢測(cè)過(guò)程中對(duì)待測(cè)物無(wú)污染。絲網(wǎng)印刷電極也是一種常用的工作電極,常用作電位生物傳感器,電位生物傳感器(在零電流下產(chǎn)生電壓)能夠在很寬的動(dòng)力學(xué)范圍內(nèi)給出相應(yīng)的對(duì)數(shù)響應(yīng)。這種電極雖然只有兩個(gè)電極,但是具有很高的靈敏度及良好的穩(wěn)定性,而且即使分析物的制備過(guò)程不是很嚴(yán)格,也可以對(duì)分析物的檢測(cè)達(dá)到同用HPLC和LC/MS技術(shù)相同的水平。電化學(xué)生物傳感器因其檢測(cè)靈敏度高、操作簡(jiǎn)便快捷、省時(shí)、成本低及所需儀器簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)受到廣大科研人員的研究興趣3、壓電生物傳感器7壓電生物傳感器是一種質(zhì)量敏感型生物傳感器,它

6、利用對(duì)電壓敏感的石英晶體產(chǎn)生彈性形變而引起其本身共振頻率產(chǎn)生變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的。傳感過(guò)程中交流電壓(AC)在晶體中產(chǎn)生駐波的特征頻率,這個(gè)特征頻率依賴于晶體的彈性形變。當(dāng)表面覆蓋有生物識(shí)別元素的受體鍵合上目標(biāo)分析物后,引起晶體共振頻率的改變,這樣就能獲得檢測(cè)信號(hào)。三、生物傳感器的應(yīng)用1、生物傳感器應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢測(cè)(1)生物傳感器對(duì)葡萄糖的檢測(cè)8,9人體中血糖的濃度正常值為3.96.0 mmol/L,對(duì)血液中葡萄糖的檢測(cè)研究一直是生物傳感器發(fā)展的主要方向。Park等將葡萄糖氧化酶固定在肽納米管上制備了一種安培傳感器,借助金納米粒子的放大作用,在低于人體正常血糖濃度范圍內(nèi)(0.5-2.4 mmol/L

7、)該傳感器可以對(duì)葡萄糖進(jìn)行檢測(cè)。Wang等利用Mg-Al-C03能使發(fā)光氨在弱酸性(pH 5.8)溶液中產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光的現(xiàn)象對(duì)更低濃度(檢測(cè)線性范圍是0.005-1.0mmol/L,檢測(cè)限為0.1 mol/ L)葡萄糖成功實(shí)現(xiàn)了檢測(cè);Wu等用電化學(xué)沉積的辦法制備了普魯士藍(lán)/Bi2Se3傳感器,在葡萄糖氧化酶的催化下,該傳感器對(duì)葡萄糖的檢測(cè)范圍為0.01-11mmol/L,適合用于對(duì)正常人體血糖濃度或者血糖濃度稍微偏高或偏低者進(jìn)行檢測(cè);Li等使用金納米粒子和聚啦咯納米纖維構(gòu)建了一種非酶葡萄糖傳感器,該傳感器對(duì)葡萄糖的檢測(cè)范圍為0.2-13 mmol/L,相對(duì)于酶?jìng)鞲衅鱽?lái)說(shuō),該傳感器更穩(wěn)定;Wu等使

8、用Ag納米粒子制備了在生理環(huán)境下能進(jìn)行顯色檢測(cè)的SPR傳感器,該傳感器可以對(duì)更寬濃度范圍的葡萄糖(0-20 mmol/L)進(jìn)行檢測(cè); Yilmaz等經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究獲得了一種可以使用葡萄糖氧化酶或氧化葡萄糖酸桿菌作為靈敏元件的電化學(xué)生物傳感器,該傳感器可以分別對(duì)較高濃度血糖(葡萄糖氧化酶:2-16 mmol/L,葡萄糖酸桿菌:1.5-25 mmol/L)實(shí)現(xiàn)檢測(cè),提高了對(duì)血糖濃度檢測(cè)的可信度。大多數(shù)葡萄糖生物傳感器的檢測(cè)原理是基于葡萄糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成同等濃度的過(guò)氧化氫和葡萄糖酸,因此也可以通過(guò)檢測(cè)H2O2實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖的間接檢測(cè)。Yang等使用銀納米線構(gòu)建了一種傳感器,該傳感器對(duì)低濃度H2O

9、2 (20 nmol/L-3.62 mmol/L)表現(xiàn)出良好的線性;Wang等用Pt多孔納米線制備了一種安培計(jì)傳感器,該傳感器對(duì)H2O2的檢測(cè)范圍為4.5mmol/L-27.1 mmol/L,既降低了檢測(cè)限,又拓寬了線性范圍;Li等用Mg-Fe雙層氫氧化物將血紅素蛋白固定在玻碳電極表面制備了一種電化學(xué)傳感器,進(jìn)一步降低了 H2O2的檢測(cè)限(0.036 mol/L)。(2)生物傳感器對(duì)癌細(xì)胞的檢測(cè)10,11,12癌癥嚴(yán)重危害了人類的生命健康,是造成人力資源喪失的主要原因之一,嚴(yán)重影響著社會(huì)發(fā)展。對(duì)目標(biāo)細(xì)胞的直接檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的監(jiān)測(cè),這也是近年來(lái)各國(guó)科學(xué)家努力的方向。一般來(lái)講,電化學(xué)細(xì)胞傳感器

10、主要是基于測(cè)定細(xì)胞吸附于傳感器界面引起的電流和阻抗變化,從而對(duì)細(xì)胞狀態(tài)和數(shù)量實(shí)現(xiàn)間接的分析測(cè)定。電化學(xué)阻抗和循環(huán)伏安法常被用于監(jiān)測(cè)癌細(xì)胞的點(diǎn)連、活性、增殖和調(diào)亡等生理過(guò)程。Cheng等人發(fā)展了一種基于辣根過(guò)氧化物酶與糖類化合物特異性結(jié)合的電化學(xué)細(xì)胞傳感陣列,用于細(xì)胞表面糖組碳水化合物的動(dòng)態(tài)分析。由于細(xì)胞表面呈現(xiàn)負(fù)電性,在一些研究中,人們通過(guò)構(gòu)建正電性的傳感界面,基于靜電相互作用實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的固定和檢測(cè)。然而這種基于靜電作用只能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的非特異性固定,多數(shù)應(yīng)用于細(xì)胞的生理狀態(tài)監(jiān)測(cè),以及藥物篩選方面的研究,并不能夠滿足醫(yī)療診斷和治療方面的需求。因此,人們?cè)絹?lái)越關(guān)注于構(gòu)建具有特異性識(shí)別功能的細(xì)胞傳感器用

11、于癌細(xì)胞的選擇性檢測(cè)。腫瘤標(biāo)志物如核仁素、葉酸受體等的反常性特征與很多癌癥密切相關(guān),因而常被選作紀(jì)向分子用于設(shè)計(jì)能夠選擇性檢測(cè)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞傳感器。例如,Feng等基于適配體AS1411對(duì)癌細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)的核仁素特異性識(shí)別能力構(gòu)建了一種選擇性電化學(xué)細(xì)胞傳感器。通過(guò)測(cè)定修飾電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻的變化從而間接檢測(cè)固定的癌細(xì)胞數(shù)量。由于多數(shù)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜表面具有過(guò)表達(dá)的葉酸受體,因而對(duì)葉酸受體具有高度親和性的葉酸也常被用作特異性識(shí)別癌細(xì)胞的功能性分子構(gòu)建癌細(xì)胞傳感器。Li等將葉酸修飾到電化學(xué)整流器界面,首次實(shí)現(xiàn)了基于分子器件高靈敏度檢測(cè)Hela細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)了在大量正常細(xì)胞(104個(gè)細(xì)胞/mL)存在下選

12、擇性檢測(cè)其中10個(gè)Hela細(xì)胞,檢測(cè)范圍101-106個(gè)/mL。構(gòu)建具有特異性識(shí)別功能細(xì)胞傳感器的研究目前仍處于早期階段。(3)生物傳感器對(duì)DNA的檢測(cè)13,14許多疾病的發(fā)生與DNA堿基突變有關(guān)。核酸堿基突變?cè)诎┌Y的發(fā)生中也起著不可忽視的作用,因此發(fā)展高靈敏度檢測(cè)DNA的方法一直是相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜夜餐P(guān)注的問(wèn)題。在分析領(lǐng)域,各國(guó)工作者利用核酸適配體、納米材料等構(gòu)筑了一系列生物傳感器用于DNA的檢測(cè),目前DNA的檢測(cè)限通常在nmol/L,借助新材料結(jié)果可達(dá)pmol/L,甚至fmol/L。Ren等根據(jù)核酸自身的性質(zhì)構(gòu)建了一種對(duì)染料敏感的四極子來(lái)檢測(cè)目標(biāo)DNA,在目標(biāo)DNA的濃度范圍5-200 nmo

13、l/L內(nèi)該突光傳感器顯示出良好的線性;Sharma等使用CdTe量子點(diǎn)和殼聚糖制備了一種檢測(cè)白血病DNA的電化學(xué)生物傳感器,該傳感器對(duì)目標(biāo)DNA的檢測(cè)限可達(dá)2.56 pmol/L; Chung等使用多壁碳納米管進(jìn)一步構(gòu)建一種高靈敏電化學(xué)傳感器,該傳感器可以在0.1-100 pmol/L范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)DNA獲得良好的線性,檢測(cè)限更是低至0.031 pmol/L。(4)生物傳感器對(duì)其他疾病檢測(cè)15,16,17近年來(lái)也發(fā)展了對(duì)人體內(nèi)其他疾病進(jìn)行有效檢測(cè)的方法。級(jí)毛膜促性腺激素(HCG)是一種妊娠激素,檢測(cè)值的大小可以直接反應(yīng)女性懷孕天數(shù),非孕女性血HCG正常值不超過(guò)10 g/L, Marquina等使

14、用磁性納米粒子制備了GMR傳感器,該傳感器能夠有效的用于對(duì)HCG的檢測(cè);凝血酶是一種重要的蛋白質(zhì),在機(jī)體內(nèi)通常是不表達(dá)的,表達(dá)的凝血酶通常與某些疾病的發(fā)生有關(guān),Lee等使用適配子-量子點(diǎn)功能化的納米纖維制備了一種突光傳感器,對(duì)凝血酶的檢測(cè)限達(dá)到了 10 pmol/L,當(dāng)上述傳感器的量子點(diǎn)用突光染料代替后,檢測(cè)范圍變成10-200 nmol/L,檢測(cè)限為1 nmol/L;尿酸是呤代謝的一種產(chǎn)物,血尿酸的高低與痛風(fēng)有直接關(guān)系,成人體內(nèi)尿酸正常值為90-420 nmol/L。Jindal等用CuO制備了一種傳感器,在脲酶的催化作用下,該傳感器能夠?qū)?.05-1 mmol/L濃度范圍內(nèi)的尿酸進(jìn)行檢測(cè);

15、癌胚抗原(CEA)是血清中的一種糖蛋白,可以用于檢測(cè)腫瘤發(fā)展情況,正常人體內(nèi)癌胚抗原濃度不超過(guò)5 ng/L, Lin等使用金納米粒子構(gòu)建了一種突光傳感器,該傳感器可對(duì)0.1-10 ng/ml濃度范圍內(nèi)的CEA進(jìn)行很好的檢測(cè);ATP是生物體內(nèi)一種重要的能量分子,生物體內(nèi)ATP含量的多少可以直接反應(yīng)生物體的狀態(tài),正常細(xì)胞和組織裂解液中ATP濃度為0.1-1mol/L, Zhou等設(shè)計(jì)了一種基于電化學(xué)發(fā)光能量共振轉(zhuǎn)移的適配子量子點(diǎn)傳感器來(lái)檢測(cè)ATP,可以檢測(cè)至濃度185 nmol/L。由此可見(jiàn)生物傳感器在檢測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用范圍,隨著新材料、新方法的不斷發(fā)展,其在疾病檢測(cè)中的應(yīng)用將有更為廣泛。2、生

16、物傳感器用于食品檢測(cè)18,19食品安全問(wèn)題嚴(yán)重影響著人類的身體健康,對(duì)食品中各種有毒物質(zhì)的檢測(cè)也變得越來(lái)越復(fù)雜。生物傳感器的使用使得檢測(cè)方法更簡(jiǎn)單,檢測(cè)結(jié)果更可靠。氨必妥又名瘦肉精,長(zhǎng)期接觸或食用會(huì)引起人體心律失常等疾病,使用銀納米粒子和石墨稀氧化物構(gòu)建了一種電化學(xué)免疫傳感器,在含量0.01-10ng/ml范圍內(nèi)該傳感器可對(duì)氨必妥進(jìn)行有效的檢測(cè),檢測(cè)限低至6.8 pg/ml;亞硫酸鹽被用作多種食品添加劑,因?yàn)樗鼈兛梢苑乐挂种莆⑸锏幕钚詮亩娱L(zhǎng)食物保持新鮮色澤的時(shí)間,但是攝入含亞硫酸鹽食品或飲料容易導(dǎo)致呼吸困難、呼吸急促、哮喘、咳嗽等呼吸道疾病,高濃度的亞硫酸鹽還能造成死亡,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不同

17、食品中亞硫酸鹽殘留的要求濃度不同:從0.05-0.4 g/kg。Frasca等使用金納米粒子構(gòu)建了一種電化學(xué)傳感器,在人亞硫酸鹽氧化酶的催化作用下,該傳感器對(duì)食品中亞硫酸鹽具有良好的選擇性,檢測(cè)線性范圍是0.005-5.4 g/kg,可以用于對(duì)食品中亞硫酸鹽的檢測(cè)。大腸桿菌(E.coli)是一種廣泛存在的細(xì)菌,對(duì)人類和動(dòng)物都很重要,生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是不超過(guò)3個(gè)/L。由于突變的出現(xiàn),新的菌屬越來(lái)越多。對(duì)健康成年人來(lái)說(shuō),陌生菌株的危害并不大,但是對(duì)于幼兒或者使用某些藥物的病人來(lái)講,它們就有潛在的很大威脅,例如E.coli 0157: H7是一種非常危險(xiǎn)的菌株。Wang等使用磁性納米粒子構(gòu)建了一

18、種信號(hào)放大的表面等離子共振生物傳感器,該傳感器對(duì)E.coli0157: H7表現(xiàn)出非常好的檢測(cè)性,檢測(cè)限為50 CFU/ml,是一般SPR檢測(cè)技術(shù)的4倍;Guo等使用金納米粒子功能化的壓電免疫生物傳感器成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)E.coli 0157: H7的檢測(cè),檢測(cè)范圍為0-1 log CFU/ml3、生物傳感器用于環(huán)境監(jiān)測(cè)20,21,22環(huán)境污染問(wèn)題在近年來(lái)變得日趨嚴(yán)重,生物傳感器也已經(jīng)被廣泛的用于大氣污染、水污染等方面的檢測(cè)。甲酸是化工工業(yè)的重要原料,在人們的日常生活被廣泛的使用,如建筑涂料、裝飾材料等。由于其較低的溶沸點(diǎn)和良好的水溶性,甲酸常以氣態(tài)或液態(tài)的形式存在于自然界中。過(guò)量的甲酵會(huì)對(duì)人類的呼

19、吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害,尤其是對(duì)呼吸系統(tǒng)有巨大的毒性,用生物傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)甲酵的快速檢測(cè),根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),居室中甲酸的最高值為0.08 mg/m3,一次性食入甲醛超過(guò)10 mg就可能引起死亡,水中甲酸含量最高位1 mg/L。Kataky組使用親脂性的四硫富瓦稀-四氰基對(duì)苯二醌二甲燒(TTF-TCNQ)鹽作為媒介體,將甲酵脫氧酶固定在聚氨酷膜上構(gòu)建了一種絲網(wǎng)印刷生物傳感器,該傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中甲酸的測(cè)定,檢測(cè)的線性范圍是從10-3-10-4 mol/L;將乙醇氧化酶固定在相互交叉平面薄膜電極上構(gòu)建了一種電導(dǎo)型酶生物傳感器,該傳感器對(duì)甲醒的檢測(cè)范圍是1.5-15000 mg

20、/L; Xu等使用甘氨酸作為伯胺提供者來(lái)檢測(cè)水產(chǎn)品中的甲酸含量,在檢測(cè)范圍從0.3-0.75 mg/ml之間獲得了良好的線性相關(guān)系(R2=0.999),測(cè)得樣品中甲醒的含量為1.2mg/kg。水質(zhì)監(jiān)測(cè)包括很多方面,包括水體中無(wú)機(jī)有毒物和有機(jī)物檢測(cè)。無(wú)機(jī)有毒物檢測(cè)包括懸浮物、非金屬有毒物質(zhì)(如氰化物、砷)及金屬毒性離子(如汞、鉻、鎘、銅、鎮(zhèn))等的檢測(cè);有機(jī)物檢測(cè)包括生化需氧量(BOD)、農(nóng)藥及微生物代謝物等的檢測(cè)。以往的檢測(cè)都涉及大型儀器及復(fù)雜的操作步驟,利用生物傳感器可以實(shí)現(xiàn)靈敏、簡(jiǎn)便、及時(shí)快速檢測(cè)。長(zhǎng)期飲用含銅、砷等毒性物質(zhì)的水,會(huì)導(dǎo)致人或動(dòng)物中毒,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致死亡。中華人民共和國(guó)對(duì)污水中總

21、銅和總神的排放要求最高為0.5 mg/L, Lin等制備了一種功能化聚吡咯納米管電化學(xué)傳感器,該傳感器對(duì)水體中Cu2+顯示出了良好的選擇性,檢測(cè)范圍是0.0064-1.92 mg/L; Wu等用金納米粒子構(gòu)建了基于核酸適配子的生物傳感器,該傳感器對(duì)As (III)的檢測(cè)范圍是0.001-1.5 mg/L,目測(cè)下檢測(cè)限為0.04mg/L,色譜檢測(cè)限為0.6g/L,說(shuō)明該傳感器可以很好的用于水中砷的檢測(cè)。微囊藻毒素是一種藍(lán)綠藻產(chǎn)生的毒素,可通過(guò)飲用水使人類中毒,國(guó)際衛(wèi)生組織規(guī)定生活飲用水中微囊藻毒素的最高含量為0.001 mg/L,Shi等用石墨煉氧化物成功構(gòu)建了一直焚光能量共振轉(zhuǎn)移的傳感器,該傳

22、感器對(duì)微囊藻毒素的檢測(cè)限是0.5g/L; BOD是表示水中有機(jī)需氧污染物含量的一個(gè)重要指標(biāo),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)法是用5天時(shí)間,表示為B0D5,檢測(cè)范圍在2100000 mg/L,純水的B0D5為13 mg/L,高于10 mg/L說(shuō)明水質(zhì)很差,一般工業(yè)廢水B0D5最高容許排放值為20 mg/L, Chang等用微生物燃料電池構(gòu)建了一種可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)BOD的生物傳感器,該傳感器在1.05h對(duì)廢水中的BOD的檢測(cè)值可達(dá)l00mg/L,大大縮短了檢測(cè)時(shí)間;我國(guó)是世界上最大的農(nóng)藥生產(chǎn)國(guó),農(nóng)藥年產(chǎn)量達(dá)200萬(wàn)噸,而有機(jī) 殺蟲(chóng)劑的產(chǎn)量約占50%,有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑是一類有毒的農(nóng)藥,其本身和分解過(guò)程的中間體不僅會(huì)對(duì)人或

23、動(dòng)物產(chǎn)生致癌、致畸作用,甚至?xí)鸹蛲蛔兊?生產(chǎn)有機(jī)磷農(nóng)藥的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量污水對(duì)水體造成污染,有機(jī) 農(nóng)藥的大量使用也會(huì)造成水體的污染,因此對(duì)有機(jī) 農(nóng)藥的監(jiān)測(cè)一直是社會(huì)的焦點(diǎn),我國(guó)對(duì)工業(yè)廢水中有機(jī)磷農(nóng)藥的排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為0.2 mg/L, Gong等用碘氧化秘制備了一種光電化學(xué)傳感器,在乙酰膽堿酯酶的催化作用下,該傳感器對(duì)有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑的檢測(cè)限為40ng/L,大大提高了對(duì)有機(jī) 殺蟲(chóng)劑的檢出效率。生物傳感器在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。針對(duì)識(shí)別元素種類的千差萬(wàn)別,生物傳感器對(duì)目標(biāo)物的特異性更強(qiáng),對(duì)同一目標(biāo)物的檢測(cè)方法也多種多樣。隨著換能器質(zhì)量的不斷提高,生物傳感器的靈敏度也獲得極大提高。這些不僅推動(dòng)著社

24、會(huì)的發(fā)展,也推動(dòng)著人類健康的發(fā)展。另一方面,由于生物傳感器種類的多樣性,還存在很多尚需解決的問(wèn)題,尋找和開(kāi)發(fā)新型識(shí)別元素的步伐從未停息。參考文獻(xiàn)1 Ben-Yoav H, Melamed S, Freeman A, et al. Whole-cell biochips for bio-sensing : integration of live cells and inanimate surfaces J. Crit. Rev. Biotechnol., 2011, 31 (4): 337-353.2 Chung D-J, Whittaker A K, Choi S-H. Electrochem

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