电化学传感器_精品.ppt

电位滴定法的应用 酸碱滴定（酸度、碱度的测定） 氧化还原滴定（水样KMnO4的测定） 络合滴定（水样硬度的测定） 沉淀滴定（Cl-、S2-的测定） * 一氧化碳气体传感器 一氧化碳气体传感器与报警器配套使用。当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。 CO+H2O→CO2+2H++2e-在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：1/2O2+2H++2e-→H2O因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为：CO+2O2→2CO2这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测出一氧化碳的浓度，并且有很宽的线性测量范围。这样，在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路，就能够对一氧化碳气体实现检测和监控。 * 电化学DNA传感器的原理 电化学DNA传感器利用单链DNA 作为敏感元件，通过共价键合或吸附等方法固定在电极表面,加上识别杂交信息的电活性杂交指示剂共同构成的检测特定基因的装置。 * * 因此我们在应用 电化学DNA传感器进行检测时, 可以归纳为以下四个步骤： ① 单链DNA 的固定,制成单链DNA 探针； ② 分子杂交反应的完成,在最佳条件下形成DNA 杂 交分子； ③ 选择合适的电活性杂交指示剂完成双链DNA 的表达； ④ 杂交信号的电化学测量,根据所选择电活性杂交指示剂的不同，产生相应的电化学信号,可将电流、电压或电导做为测定信号。 * 电活性杂交指示剂 杂交指示剂担负着电化学DNA 传感器的信号传递作用,是电活性物质,能选择性地区分单链DNA 与杂交后双链DNA ,且其还原电势处于DNA 的电化学范围之中( + 1. 2V～ -0. 9V ) ,DNA 通过远程电子传递使杂交指示剂与电极发生电子交换而完成电化学反应，使得杂交信号转化为电化学信号。 * 电化学DNA 传感器的制备 单链DNA 的固定方法有很多种,已用的基底电极有汞电极、固体电极如金电极、玻碳电极、石墨电极、碳糊电极等,根据固定方式的不同，可将制备方法分为以下几种: * (1) 吸附法 将单链DNA 直接滴涂或是在一定电位下富集吸附到电极表面。 吸附法相对简单,但是结合的力度和方向性较差,单链DNA 在溶液中有可能脱附或结构扭曲而不易发生正确的杂交反应。 * (2) 共价键合法 将电极表面预处理后产生各种功能的活性键合基团,再与单链DNA 发生有机反应,通过共价键的形成把单链DNA 固定在电极表面。 这是单链DNA 分子固定的一种常用方法。 * (3) 自组装法 根据分子的自组装作用,在电极表面形成高度有序的单链DNA 单分子层。通常是利用巯基化合物修饰单链DNA 后再组装于金电极的表面，形成单链DNA单分子层。 这种方法制备的单链DNA 探针，表面结构高度有序、稳定性好、易于发生杂交反应,但对巯基修饰过程要求较高。 * (4) 组合法 将化学修饰剂与电极材料如石墨粉混合后制备组合修饰电极,再利用单链DNA 与组合修饰剂的相互作用而固定 在电极表面。 这种方法制备的单链DNA电极修饰层相对稳定,易于杂交反应的发生,但其再生能力较差,使用次数有限。 * 电化学DNA 传感器的应用 电化学DNA 传感器是近几年发展起来的一类新型传感器,特别是人类基因组计划的发展,流行性传染病学的研究,这种传感器在基因识别及分析检测、生物工程研究等方面日益起着重要作用，它不仅可以用来识别特定的碱基序列的DNA ,还可以用来检测DNA 的损伤,以及一些药物与DNA 的作用机理,进行特定药物的设计合成,在临床诊断、体外药物筛选等方面都有应用；并且,电化学DNA 传感器分子识别能力强,无放射性标记,避免了操作过程中对人的危害性,它还能与流动注射技术相结合,可以进行实时、在线检测。 * 电化学DNA传感器的应用可以归纳为以下几方面： 基因序列检测 药物分析 DNA 损伤研究 环境监测 * 基因序列检测 根据DNA具有碱基配对的特性，利用 电化学DNA传感器,可以检测目标基因序列。例如， 刊载在Anal Chem ,1994 ,(66) :2943～2946.中的Voltammetric DNA biosensor for cystic fibrosis based on a modified carbon paste elec