生物传感器作业第二次.doc

1 简述三代生物传感器的特点。第一代生物传感器的电极过程由固定化生物膜和基础电极完成，其主要特点是（1）以氧气作为生物氧化还原反应的电子受体，可测定的物质较多，凡是反应过程涉及氧气浓度的变化都可以设计成第一代生物传感器；（2）工作电压较大（0.60.8V），难以排除样品中其他电活性物质的干扰；（3）在环境缺氧或者氧分压不断变化的情况下，使用受到限制；（4）对电压的响应速度慢，灵敏度较低第二代生物传感器的电极过程由化学介体分子介导，其主要特点是（1）工作点电压较低（0.22V），减少了其他具有较低氧化还原电势物质的干扰；（2）FC+不与氧气反应，使传感器对氧不敏感，能够在缺氧或者氧浓度变化的条件下使用；（3）FC+与还原的GOD之间的电子传递快，因而电极响应迅速；（4）Fc与其衍生物有些为非水溶性的，可直接限制在电极表面，不需要将介体投放到样品溶液中。第三代生物传感器又称为直接电化学生物传感器，酶分子被直接修饰在了电极表面，酶分子直接与电极进行电子交流，其主要特点是（1）由于酶蛋白与电极直接进行电子交流响应速度快，灵敏度高；（2）只能进行少数氧化还原酶和氧化还原蛋白的测定，对大部分生物催化剂还不适用。2 QCM原理及检测的三种方法。Sauerbrey 方程的使用范围，原因。 QCM原理：石英晶体微天平是一种压电装置，通常在石英片两面沉积金膜作为电极，然后施加一个交流、高频的电场而产生机械共振剪切震荡模式。原理是利用石英晶体的逆压电效应，石英晶体在交变电场下会产生一定频率的振动，这种振动的频率与晶体的质量有关，若晶体表面有物质吸附，质量的改变会使振动频率发生改变，产生频移。这个频移和质量增量存在一个方程叫sauerbrey方程。QCM的灵敏度可达到ng。检测的三种方法：（1）将液体样品转变为气体，再进行测定（用的较少）（2）浸入-干燥法，该方法可用Sauerbrey方程（3）流动注射法，通常将石英晶体的一面与流通池接触，样品通过注射或蠕动泵送入样品池，可在线观测但不能用Sauerbrey方程计算Sauerbrey 方程的使用范围，原因Sauerbrey方程适用于刚性沉淀物且沉积物厚度要均匀，而不适合晶体在溶液中的行为，因为液体具有一定的粘弹性，不满足该方程式的条件。3 SPR的原理、影响因素及SPR生物传感器的优缺点。SPR的原理：当棱镜发生全反射时，在玻璃界面上会产生向金属介质中传输的消失波。消失波可以引发金属表面的自由电子产生表面等离子体，在入射角或波长为某一适当值的条件下，表面等离子体与消失波将发生共振，入射光被吸收，使反射光能量急剧下降，在反射光谱上出现共振峰(即反射强度最低值)。当紧靠在金属薄膜表面的介质折射率不同时，共振峰位置将不同。SPR的影响因素：金属膜的种类：银膜的灵敏度比金膜大，但是银膜不稳定，而金膜具有较强的化学惰性且反射率率及反射区宽度都适合，所以选择金膜金属膜的厚度：金膜厚度为50nm最合适吸附膜的厚度：膜的厚度越大引起的越大吸附膜的折射率：相同厚度下折射率越高的膜越大入射光的波长：波长越长灵敏度越大但是波长增加后会使反射光斑难以辨认，Com研究小组发现在近红外的波长下会有更好的灵敏度。SPR生物传感器的优缺点：优点：（1）可以实时检测金膜表面的反应。可以用来研究膜表面物质在反应过程中构型的变化和结构的变化，更被广泛地应用于生物分子相互作用的体系。（2）许多的反应无需标记。物质在金属表面作用时就会引起介质层内折射率的变化，从而导致SPR共振角度发生位移，记录此信号就可得到被测物的结构和浓度等信息。（3）灵敏度高，无背景干扰。实验中产生的电场在金属/介质界面处最强，以后呈指数衰减，因此溶液本体对其基本上没有影响。缺点：（1）选择性不高。因为测量的是膜的折射率的变化，那么不管吸附到金属膜表面的物质是不是我们所需要的待测物只要能使膜的折射率发生变化，便会被检测到。（2）信号代表性问题。在流动注射分析中，由于在流通池中存在质量传输问题，反应物在空间是非均一性的。而测得的信号却只是膜表面某一部位的待测物。（3）温度的影响也会对折射率产生影响，最终会影响实验结果。4 丝网印刷过程中，油墨固化的方式及其特点。常温固化：条件温和，适用于所有印刷生物传感器的制作，但是比其它方法耗时长。加热固化：能使油墨与基质材料更加紧密得结合，而且固化所需要的时间短，只局限于陶瓷基体材料，不适用于非耐热材料如PVC和其它塑料基质。紫外固化：快速，只需几秒钟，高效，廉价，能耗低。5 分子印记物的两种分类。预组织（共价法）分子印记物：印迹分子先通过较强的共价键与单体结合，然后交联聚合。聚合后再将共价键断裂而去除印迹分子。共价法印迹过程复杂且需要化学方法除去模板分子由于可供选择的化学反应非常有限从而限制了此法的广泛应用。自组织（非共价法）分子印记物：印迹分子与功能单体之间以弱的非共价键形成多重作用位点，聚合后这种作用保存下来，可以通过洗脱除去印迹分子。与共价法相比，非共价法简单易行，模板分子易于除去。6 荧光产生机理。任何荧光化合物都具有两种特征光谱，分别指什么光谱？两者间有什么关系？ 荧光产生机理：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振动能级回到基态发出辐射，产生荧光。任何荧光化合物都具有两种特征光谱：荧光激发光谱（吸收光