酶生物传感器.ppt

(c)单束光纤，生物敏感膜与光纤为一体生物敏感膜(a)双束光纤(b)单束光纤，生物敏感膜在端部光纤生物传感器信号转换器的三种结构第95页,共113页，星期六，2024年，5月光纤光学生物传感系统第96页,共113页，星期六，2024年，5月1.光纤生物传感器的特点抗干扰能力强，不受电磁场的干扰；不用参比电极，可以微型化；实现远距离的遥测；响应速度快，灵敏度高。第97页,共113页，星期六，2024年，5月2.光纤酶传感器的工作原理待测物质从样品溶液中扩散到生物敏感膜时，在固定化酶的催化下生成一种待检测的物质；当底物扩散速度与催化产物生成速度达成平衡时，即可得到一个稳定的光信号，依据光信号的大小与底物浓度的函数关系，得到底物的浓度，一般情况下光信号大小与底物浓度成正比。第98页,共113页，星期六，2024年，5月3.光纤酶传感器的分类

按照换能器能量转换方式的不同，分为化学发光型、光吸收型、荧光猝灭型、指示剂型和生物发光型。第99页,共113页，星期六，2024年，5月（1）化学发光型某些化学反应伴随光子的释放，释放的光子即化学发光的强度与待测物的浓度呈线性关系。但有些生化反应不能释放光学信号，需要引入中间物，使其转变成能进行光检测的信号。第100页,共113页，星期六，2024年，5月鲁米诺（luminol）（3-氨基-邻苯甲酰肼），又称发光氨、光敏灵。在碱性条件下能被许多氧化剂（例如H2O2，ClO-等）氧化而发出蓝色的光，是研究最早、最多、应用最广泛的发光试剂。第101页,共113页，星期六，2024年，5月谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酸+O2+H2Oα酮戊二酸+H2O2+NH3鲁米诺+H2O2氨基邻苯二甲酸+N2+hγ谷氨酰胺酶谷氨酸氧化酶第102页,共113页，星期六，2024年，5月鲁米诺+H2O2氨基邻苯二甲酸+N2+hγ第103页,共113页，星期六，2024年，5月GOD氧化葡萄糖，生成的过氧化氢启动鲁米诺电化学发光，并通过光纤传感器检测发光信号。酶促反应和发光反应同时发生，因此传感器响应非常快。鲁米诺+H2O2氨基邻苯二甲酸+N2+hγ第104页,共113页，星期六，2024年，5月（2）光吸收型如果被测物A不具有光学活性，经酶催化后产生具有特征光吸收的产物P，或是被测物A具有特征光吸收特性而产物P不具备这种性质，便能通过反应前后吸光值的变化来测定底物。第105页,共113页，星期六，2024年，5月*

对硝基苯酚在404nm波长有最大吸收峰。

第106页,共113页，星期六，2024年，5月（3）荧光猝灭型由于荧光物质分子与溶剂分子相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。使荧光强度下降的物质称为荧光猝灭剂。第107页,共113页，星期六，2024年，5月麦芽糖光纤传感器：大肠杆菌细胞膜上分离出麦芽糖结合蛋白，这种蛋白被激发光激发时产生荧光，但与麦芽糖结合后，荧光活性猝灭。第108页,共113页，星期六，2024年，5月（4）指示剂型在pH光极含有一种荧光染料—1-羟基-3,6,8-三硫磷酸(HPTS)。在450nm波长的光辐射下，HPTS受激发出515nm的荧光。HPTS的荧光强度与溶液的pH有关，生物反应引起微环境的pH改变，从而引起HPTS的荧光强度的改变，达到检测的目的。第109页,共113页，星期六，2024年，5月第110页,共113页，星期六，2024年，5月（5）生物发光型是指生物体发光或生物体提取物在实验室中发光的现象。由细胞合成的化学物质，在一种特殊酶的作用下，使化学能转化为光能。