基于酶电极的乳酸检测生物传感器

乳酸(C₃H₆O₃),又名2-羟基丙酸、丙醇酸,属于羟基酸的一种。乳酸在食品工业、临床医学、生物技术等行业具有极其重要的意义,因此如何高通量检测不同样品中的乳酸成为目前业界研究的重点。传统乳酸检测方法操作繁琐、费时费力或需要昂贵的检测设备,乳酸生物传感器可以克服这些限制,不需要样品制备,能够快速、简便、可靠地定量测定食品或血浆中的乳酸,具有广阔的应用前景。乳酸酶电极生物传感器主要有两种类型——基于L-乳酸氧化酶(L-LOD)和L-乳酸脱氢酶(L-LDH)的乳酸生物传感器。本文综述了L-LOD和L-LDH结构特征、来源及催化机理,讨论了改善基于酶电极的乳酸传感器性能的3种策略(电极材料改造策略、酶固定化策略、酶分子工程改造策略),还根据用于制造乳酸生物传感器的不同载体包括膜、透明凝胶基质、水凝胶载体、纳米颗粒等对乳酸生物传感器进行了归类分析,最后本文将目前商品化应用的酶电极乳酸生物传感器特点进行了对比总结讨论,阐述了乳酸生物传感器的未来应用方向,并对未来发展前景进行了展望。     

克服硅纳米线场效应管生物传感器德拜屏蔽效应的研究进展

硅纳米线场效应管(silicon nanowire field-effect transistor,SiNW-FET)生物传感器已成功用于蛋白质、核酸、糖类等多种生物分子的检测,并且具有超高灵敏度、高特异性、免标记、即时响应等检测优点。但是,半导体器件德拜屏蔽效应的存在严重影响Si NW-FET生物传感器对血液样品中生物分子检测的灵敏度,尤其对于蛋白质分子的检测,并且其在很大程度上阻碍了Si NW-FET生物传感器的实际应用。目前有效克服德拜屏蔽效应并实现血液样品中蛋白质分子检测的方法主要包括稀释法、去盐法、目标蛋白提纯法、应用渗透性生物分子聚合物层法、裁剪抗体法和适配子替代法。     

固定化虫荧光素酶光纤传感器

固定化虫荧光素酶光纤传感器蔡谨,王顺光,杨歧生,吉鑫松（浙江大学化工系生化教研室,杭州３１００２７;中国科学院上海生物化学研究所,２０００３１）关键词虫荧光素酶,ＡＴＰ,固定化酶,光纤生物传感器ＡＴＰ是生物体内极为重要的能量物质。如何准确快速地定量Ａ...     

几种新型生物芯片的研究进展

随着生物芯片技术的迅速发展,一些新型生物芯片,如生物电子芯片、凝胶元件微阵列芯片、药物控释芯片、毛细管电泳或层析芯片、PCR芯片及生物传感芯片等应运而生,这些芯片不同于常规的分子微阵列芯片,而是以各种结构微阵列为基础,用于分子杂交与扩增,以检测突变、分析多态性及测序,通过电泳及层析分离生物样品,控制药物释放以治疗疾病,作为生物传感器检测分子行为等,具有分析速度快、效率高、样品消耗少等特点,将成为生命科学与医学领域的新工具.     

科技动态与服务

新型传感器能紧紧追踪靶位生物分子美国加州劳伦斯实验室的科学家新近研制出一种新型传感器,它能紧紧锁住靶位生物分子和有机体,可以迅速测定出患者感染的病原,筛选新酶种,用于检测含特定污染物空气和水的样品。该传感器的特点是,在低浓度样品条     

基于荧光检测的新型细胞传感器

主要介绍了一类基于荧光检测的新型细胞传感器,这类传感器利用免疫细胞表面分子特异性识别、结合抗原的特性和生物(或化学)发光技术,通过检测荧光信号在数分钟内达到检测病原体或其他抗原的目的.这类传感器的发光原理主要是利用钙离子敏感型化学荧光探针发光,如Fluo-4等,或钙离子敏感型发光蛋白发光,如水母发光蛋白、绿色荧光蛋白等.现在已经应用的主要是B细胞传感器和肥大细胞传感器.这类传感器具有灵敏度高、检测准确、反应速度快的优点.同时又存在交叉反应、细胞不易保存等不足之处.这类传感器在疾病诊断、环境监测、生物战剂检测等领域具有较大的应用前景.     

生物传感器应用于食源性致病菌检测研究进展

生物传感器技术是一种由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透形成起来的高新微量分析技术,具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测的特点.本文根据生物传感器的分子识别元件将生物传感器分为DNA传感器、免疫传感器、细胞传感器三大类,简要介绍各种生物传感器的原理及其在检测食源性致病菌方面的应用情况,并对未来生物传感器应用于实际检测进行了展望.     

基于DNA分子导线的纳米生物传感器

DNA分子导线具有独特的导电性能和塞贝克(Seebeck)效应,它是构筑电化学纳米生物传感器和热电偶生物传感器的理想材料。文章简要介绍了DNA分子导线的制备方法及导电机理,以及基于DNA分子导线的纳米生物传感器的分子识别机制,着重分析了基于DNA分子导线的纳米生物传感器的传感原理。文章还介绍了基于DNA分子导线的纳米生物传感器在基因分析、单碱基突变检测等方面的应用。     

分子马达生物传感器检测食源性轮状病毒

通过分子马达生物传感器技术建立一种特异、便捷、快速的食源性轮状病毒检测方法.以F0F1-ATPase为核心构建分子马达,以轮状病毒保守片段VP7设计各血清型通用探针,通过生物素-亲和素系统将探针与分子马达连接构建F0F1-ATPase分子马达检测装置.提取病毒RNA并将其与生物传感器结合的同时启动ATP合成,比较其荧光强度的差别,可以对样品中的RNA进行检测.此方法的病毒RNA检测灵敏度为0.005 ng/mL,对轮状病毒检测特异,与甲肝病毒、诺如病毒无交叉反应,在1h内即可完成检测.运用此方法随机检测15份样品,检测结果与RT-PCR一致.结果表明,分子马达生物传感器检测轮状病毒的方法灵敏、特异,可用于食源性轮状病毒的快速检测.     

葡萄糖氧化酶在枯草芽孢杆菌芽孢表面的展示及其酶电极制备

葡萄糖生物传感器是目前最为常见的电化学生物传感器,绝大多数葡萄糖生物传感器采用在电极表面修饰葡萄糖氧化酶的方法来制备,但是,在电极的固定化过程中需要酶的纯化,使得成本增加,已成为固定化酶电极开发领域的瓶颈。文中主要以芽孢衣壳蛋白CotX为锚定蛋白将葡萄糖氧化酶 (Glucose oxidase,GOD) 展示到枯草芽孢杆菌芽孢表面,通过Western blotting分析、免疫荧光分析以及酶活检测均证明GOD在芽孢表面有效表达,发酵获得重组芽孢 (Spore-GOD)。再采用滴涂法和电沉积法制备了氧化石墨烯/普鲁士蓝沉积膜修饰玻碳电极,将Spore-GOD固定在修饰电极表面,最后滴加一层Nafion溶液,制成了电化学生物传感器,用于葡萄糖的灵敏测定。葡萄糖在该酶电极传感器上的循环伏安图表明,该反应在0.42 V处出现明显的氧化峰,并且氧化还原峰电流与葡萄糖浓度在0.1–7.0 mmol/L之间具有良好的线性关系,校正曲线方程为：I=1.304 7Cglucose+3.639 (R2=0.992 9),其检测限为7.5 μmol/L (S/N=3)。此修饰电极具有良好的导电性能、稳定性和重现性,可用于葡萄糖的分析测定。     

性能优良的测定谷氨酸的传感器

现在酶或菌体固定化的生物传感器的研制很盛行,但存在酶不稳定等问题,因此在应用上进展不大。日本味之素公司为降低生产成本,不断开发出优良的检测系统,其中固定化菌体与质谱仪组合而成的谷氨酸传感器已在工厂中应用了2年。     

基于光合系统Ⅱ的生物传感器及其应用

光合系统Ⅱ(PSⅡ)是叶绿体中色素蛋白的超分子复合物,其活性容易受到除草剂、农药、重金属等光合抑制剂的影响,作为生物元件来构建生物传感器有其独特的优势。与不同的传导器结合构建的生物传感器可用于多种物质的检测。     

压电石英晶体生物传感器及其应用

压电石英晶体生物传感器是利用压电石英晶体振荡频率对晶体表面质量负载和表面性状如密度、粘度、电导、介电常数等的高度敏感性与生物识别分子的高度特异性相结合发展起来的一种新型传感器。它具有灵敏度高、特异性好;操作简单,不需任何标记;检测速度快,成本低廉等特点,有望成为临床实验诊断大规模应用的方法。仪器体积小,重量轻,能实时检测,是获得在线信息强有力的手段,特别适于环境监测、食品卫生监督、工业生产实时监测等野外流动作业和在线检测。本就压电石英晶体生物传感器的原理、基本结构、特点及其应用等方面进行综述。     

生物传感器的开发和应用进展

生物传感器的开发和应用进展冯德荣（山东省科学院生物研究所２５００１４）一、生物传感器的特点和原理在生物技术领域迫切需要建立的各种快速分析和优化控制方法中,生物传感器是目前最受到人们注意的一种。生物传感器能对许多过去难于测定的生化物质进行定量分析,已经在实践中开始应用的生物传感器都是固定化酶酶电极,包括葡萄糖、谷氨酸、乳酸、乙醇等多种。     

生物传感器的研究进展综述

生物传感器是一种对生物物质的敏感,并且将其浓度转换成电信号进行检测的仪器。生物传感器是一种由固定化的生物敏感材料作为识别酶、抗原和微生物等生物活性物质,并且能够和适当的理化换能器和信号放大设备构成的分析的系统或者是工具,具有接收器和转换器的功能。目前生物传感器在食品工业、环境监测和发酵工业以及医学等领域都有所应用,并且随着生物科学等成果的发展,已经有了飞速的发展。本文将对生物传感器的发展现状进行分析,并且简述其在各个领域的应用情况。     

固定化尿酸酶丝素膜的性质及其尿酸传感器

应用电化学分析法对固定化酶丝素膜的性质进行了分析,结果表明这种酶经丝素膜固定后,活性得率高、性能稳定、能长期存放.用这种酶膜和氧电极等组成的流动注射分析式尿酸传感器对生物样品进行的百次重复分析结果表明,这种传感器的重现性良好,每小时能分析60个人血清样品.     

金属-有机骨架介导的功能核酸检测技术研究进展

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)也称为配位聚合物(Coordination polymers,CPs),是由金属离子或金属簇与有机连接配体在相对温和的条件下自组装形成的一种晶体分子功能材料。其具有超高的孔隙率,优异的结构可调性,巨大的内部表面积,结构多样性,高的化学稳定性和强大的热稳定性等特点;已被应用于化工、医药等各个领域。目前,将MOFs与功能核酸(Functional nucleic acids,FNA)结合制备生物传感器应用于检测技术领域的相关研究主要集中在荧光生物传感器和电化学生物传感器这两大类,其他类型生物传感器鲜有报道。另外MOFs的制备也逐渐趋于小型化以提高它的相关性能。综述了近年来MOFs介导的功能核酸生物传感器研究情况,讨论了MOFs介导的功能核酸检测技术在应用研究中的实际意义及其存在的问题。对该项技术的发展前景,可能面临的机遇及挑战进行了展望,期望能促进MOFs介导的功能核酸检测技术在实际应用中的发展。     

阵列电化学生物传感器研究进展

阵列生物传感器技术作为一种高通量、快速、选择性高和集成化的分析技术,已在基因组学和蛋白质组学的研究和药物筛选、环境分析,食品分析,临床诊断等领域中得到广泛的应用.阵列生物传感器主要有阵列光学生物传感器和阵列电化学生物传感器.阵列电化学生物传感器是将生物分子识别物质如酶、抗原/抗体、DNA等固定在阵列电极上,以阵列中每根电极产生的电化学信号作为检测信号的电化学分析器件.阵列电化学生物传感器以灵敏度高、分析速度快、选择性好、易于微型化和集成化以及仪器价格低廉等特点受到了研究工作者的极大关注.本文简单介绍了阵列电化学生物传感器的原理和特点,重点评述了2005年以来阵列电化学生物传感器在单组份检测和多组份同时检测两方面的研究进展,简单讨论了阵列电化学生物传感器研究中存在的问题.     

适配体传感器在微生物检测中的应用

适配体是一类特异的核酸序列,具有靶分子广、特异性强、稳定等优点.该类核酸分子在体外通过SELEX(systematic evolution of ligands by exponential enrichment)技术(系统进化的指数富集技术)鉴定和筛选得到.相对于抗体,适配体为诊断和检测分析系统中的识别配基提供了另一个选择.适配体生物传感器是将生物识别元件和信号转换元件紧密结合,从而检测目标化合物的分析装置.适配体生物传感器在微生物检测方面具有分析速度快、灵敏度高、专一性强等特点,在微生物检测中显示出良好的应用前景.介绍了适配体、SELEX流程以及适配体传感器,综述了适配体传感器在微生物检测中的应用.     

生物传感器的现况与应用

生物传感器是在生物技术中应用的一种特定的装置。它利用生物物质(酶、蛋白质、DNA、抗原、抗体、生物膜等)作为识别元件,将生化反应转变成可定量的理化信号,从而能进行生命物质与化学物质的检测和监控。1962年迄今,生物传感器在生命科学领域获得蓬勃发展,每年世界总产值已跃升至130亿美元。为保证患者注射后的安全,生物制药要求的纯度很高,必须设计灵敏度高、能检出产品微量或迹量杂质的监测方法。已根据电极运用建成三种不同的传感器平台:电容生物传感器(capacitive biosensor)、表面胞质团共振(surface plasmon resonance,SPR)传感器与石英晶体微平衡器(quartz crystal microbalance,QCM)。近10年来,随着纳米技术的创新问世,已将生命物质的检测推进到纳米级的单细胞分析。利用光学技术、电学方法、原子力显微镜检(AFM)和纳米级操作,能窥知单个活细胞的纳米比例功能。关于生物传感器的应用已日益拓宽,其器械设置多种多样,对心血管疾病、糖尿病、内分泌病和遗传病可进行个体化追踪,即出现了"个体化医学"。对生物传感器的远景设想,本文亦提出初步探讨。