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当前选定的生物传感器的发展

*通信:

艾哈迈德·苏莱曼南方大学化学系,巴吞鲁日,洛杉矶,美国电话:(225)771 - 3715;电子邮件: (电子邮件保护)

关键字

生物传感器;大肠杆菌;阿特拉津;皮质醇;可卡因

介绍

压电式传感器

压电设备的使用传感器实现了索尔布雷(后1)之间的关系描述振荡晶体的共振频率和质量沉积在电极:

ΔF = -2.3×10⁶F2ΔM /

ΔF频率的变化,F是晶体的共振频率,ΔM质量沉积和覆盖的区域。早期的应用程序是有限的使用有机和无机涂料的各种污染物的检测和决心(2- - - - - -4]。抗原作为涂料的使用在1972年首次证明(5]。然后在使用有几个零星报道生物分子作为涂料。后续技术进步包括固定协议,放大电路设计方案和改进了快速上涨的兴趣这种传感器的发展。广泛的方法描述大量的分析物的检测和决心已被报道。

测量电流的生物传感器

一个安培计的传感器是基于电活性的检测和决心物种参与识别过程。在早期阶段,生物传感器主要是酶电极,开发专门为葡萄糖的临床分析。报告的第一个安培计的酶电极是克拉克(6),是基于以下酶促反应:

β-葡萄糖+ O₂-→H₂O₂+ D-gluconic酸

电极监测耗氧量或过氧化氢生产。其他酶电极包括介质也发达。一般而言,过氧化氢生成氧化酶、NAD +依赖性脱氢酶是好的候选人安培计的酶电极的发展。此外,电化学分析,利用抗体和放大的酶的选择性吸引了特别关注。传感器(即利用受体和自然产品。,plants, tissues and whole cells) have been also reported [7]。最近,大部分的研究工作都集中在发展微型传感器、芯片实验室技术和多个analyte-sensing功能,使用数组。

光纤传感器

光纤光谱学吸引了相当多的关注特别是新技术提供的可能性遥感在处理高毒性病原体。光学传感器最初设计用于血液气体测量(即。阿,₂、有限公司₂然而,和pH值)光学生物传感器一直在密集的调查。第一个荧光技术光纤生物传感器被舒尔茨和西姆斯(8]。

此外,化学发光和bioluminescence-based传感器也被报道(9,10]。早期的报告描述免疫传感器苯并[a]芘(11,12],对硫磷[13],可卡因[14)和黄曲霉毒素B1 (15]。一般来说,常见的做法是在远端固定抗体或抗原的纤维随后暴露在标签或标记抗原或抗体。洗后,发光强度的变化成正比抗原的浓度的测量解决方案。

除了大量的手稿,有几本书和评论,发表各自的主题。读者被称为任意几本书(16,17)和评论(18,19]。

结果与讨论

大肠杆菌的检测

三种不同的方法进行评估利用抗体结合压电,电化学和光纤传感器。

压电传感器是固定抗体的金电极的石英晶体。的黄金表面晶体首次激活洗1 M氢氧化钠,其次是盐酸1米,然后用蒸馏水。下一步涉及固定蛋白质的紧随其后固定通过与戊二醛交联的抗体。“浸渍和干燥”测量方法最初评估,然后放弃了由于缺乏再现性。两个振荡电路的振荡剪切压电晶体完全沉浸在建造和测试解决方案。温度和粘度的影响和其他参数影响反应进行评估。从各自的实验结果表明,它是可行的检测到700个细胞/毫升大肠杆菌。扫描电子显微镜图像显示,许多大肠杆菌(与2%戊二醛固定)与金电极如果under-liquid检测协议是紧随其后。然而,风干晶体没有显示出的迹象大肠杆菌附件。

电化学传感器,辣根过氧化物酶和抗体co-immobilized在止动剂AV亲和膜安装在一个氧电极的尖端夹克。在细菌的存在,酶的活性降低由于immuno-complex的形成。目前的过氧化反应的变化监测和相关细菌的浓度。最优条件下对过氧化氢浓度、pH值的磷酸盐缓冲,数量的大肠杆菌过氧化物酶和抗体4×10³米,pH = 7.5,分别为40单位和40μl。作为低5细胞/毫升细菌检测和校准曲线线性浓度范围的10个细胞/毫升到65 /毫升。

在另一种方法,一个antibody-FITC共轭是固定化微多孔膜,这是安装在其中的一个光纤束。抗原/抗体的形成复杂的盾牌荧光标签,导致荧光强度,减少抗原的浓度成正比。校准曲线线性浓度范围的10个细胞/毫升到150 /毫升。

检测皮质醇和可卡因

两个安培计的immuno-sensors发达了皮质醇,肾上腺和可卡因的一项指标。传感器是由co-immobilizing辣根过氧化物酶(POD)和相应的抗体亲和膜在化学激活,安装在一个氧电极的尖端。圆荚体催化以下反应:

H₂O₂豆荚→H₂O +½O₂

当前对H₂O₂减少各自的分析物的存在,因为酶的活动减少由于协会分析物的固定化抗体。酶活性的降低与被分析物的浓度成正比。最优条件传感器将讨论。每个的校准曲线线性浓度范围的1×10⁷1×10 M⁵M。

两个光纤传感器开发对皮质醇和可卡因。各自的传感器是一个基于可以再生荧光光纤免疫传感器利用固定化荧光素isothiocynate /反(皮质醇或可卡因)共轭到亲水微多孔膜安装在聚四氟乙烯管,紧密地放置在常见的纤维束。传感器的原理是基于抗原/抗体复合物的形成,使荧光标签导致强度下降与被分析物的浓度成正比。典型的校准曲线表明,该地块的荧光峰强度和峰值区域与被分析物浓度的线性范围内8×10⁹1×10 M⁷M。

阿特拉津的检测

阿特拉津的免疫测定开发利用anti-atrazine抗体结合光纤荧光传感器。三个协议测试包括:

1。标记抗体固定在一个连着一个圆柱形的激活膜上面提示的常见的纤维束。膜被暴露在一个阻塞剂,然后阿特拉津,后跟一个标记抗体结合。

2。阿特拉津在膜固定化,提示被暴露在共轭,阻断剂,然后阿特拉津。

3所示。共轭固定在膜,小费是暴露在阻滞剂阿特拉津紧随其后。

4所示。荧光强度的变化来衡量和阿特拉津的浓度有关。荧光抗体共轭准备程序和其他参数,如抗体,飘散的FITC,渗滤液和孵化时间进行了优化。校准曲线线性浓度范围的1×10⁷1×10 M⁵M。

结论和未来的趋势

的使用生物传感器正在成为一个可行的替代传统的分析。改善固定技术和传感器设计将提高传感器的多功能性。此外,小型化,快速发展的纳米技术和神经网络技术正准备对传感器技术在未来的发展作出了重大贡献。预计传感器将发挥重大作用的诊断和环境分析。具有多方面分析功能的手持设备将成为所有主要行业的有价值的工具。

引用

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