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提高微生物酶传感器选择性的研究

高等学校化学学报 1995年第7期16卷 1031-1033页

作者：王氢张晓华邓家祺复旦大学化学系上海200433

微生物酶传感器是将微生物固定于化学电极上,直接利用微生物体内的酶分解底物而测定的一类生物传感器。同酶传感器相比,它有使用寿命长、制作简便、酶源易获得等优点。自1977年首篇报道以来,测定不同氨基酸和其它有机物的微生物传感器... 详细信息

微生物酶传感器是将微生物固定于化学电极上,直接利用微生物体内的酶分解底物而测定的一类生物传感器。同酶传感器相比,它有使用寿命长、制作简便、酶源易获得等优点。自1977年首篇报道以来,测定不同氨基酸和其它有机物的微生物传感器相继问世。但由于微生物通常是一个混合酶体系,使得微生物酶传感器选择性较差。文献曾报道用酶抑制剂进行预处理的办法来降低干扰物响应。本文则利用不同酶耐热性的差异进行温度预处理,以及在培养微生物时,使用不同培养基来改善微生物产酶的特性,从而提高微生物酶传感器的选择性。原大肠杆菌膜电极对L-天冬酰胺、L-谷氨酰胺和L-天冬氨酸均有响应,经升温处理后,对L-天冬氨酸的响应消除,即测定L-天冬酰胺或L-谷氨酰胺时,L-天冬氨酸不再产生干扰,再经改变培养基后,L-谷氨酰胺的响应明显减小,而L-天冬酰胺的响应保持不变。 1 实验部分 PXS-215型离子活度计(上海分析仪器厂);501型氨气敏电极(江苏电分析仪器厂);3086-XY函数记录仪;812型控温磁力搅拌器(上海司乐仪器厂);THZ-82型恒温振荡器(上海跃进医疗器械一厂);电热手提高压蒸汽消毒器(上海医用核子仪器厂);LD4-2A离心机(北京医用离心机厂)。主要试剂为0.100mol/L的L-天冬酰胺、L-谷氨酰胺和L-天冬氨酸。

关键词：酶传感器大肠杆菌天冬酰胺谷氨酰胺

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电化学酶传感器在环境污染监测中的应用

化学进展 2012年第1期24卷 131-143页

作者：刘佳殷立峰代云容江帆牛军峰北京师范大学环境学院、水环境模拟国家重点实验室北京100875

电化学酶传感器是一种应用广泛的生物传感器,它将酶及其底物相互作用的特异性与电化学的强大分析功能相结合,已经被广泛应用于药理学、临床、食品、农业以及环境监测中。制备电化学酶传感器的关键步骤是酶的固定化,选择用于制备电化学... 详细信息

电化学酶传感器是一种应用广泛的生物传感器,它将酶及其底物相互作用的特异性与电化学的强大分析功能相结合,已经被广泛应用于药理学、临床、食品、农业以及环境监测中。制备电化学酶传感器的关键步骤是酶的固定化,选择用于制备电化学酶传感器的合适的酶固定化方法,在传感器电子转移动力学、稳定性和重现性等方面起着主要作用。本文在阐述电化学酶传感器工作原理的基础上,简要介绍了用于电化学酶传感器制备过程中的酶固定化方法,重点讨论了电化学酶传感器在监测环境中广泛存在的有机污染物、无机污染物和重金属等方面的应用,并对电化学酶传感器的发展方向进行了展望。

关键词：酶酶传感器固定化材料固定化方法环境监测

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基于酶传感器的农药浓度便携式实时测量装置

农业机械学报 2011年第11期42卷 178-182页

作者：陈志刚张启甲邱白晶王坤吴春笃江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室镇江212013 江苏大学环境学院镇江212013 扬州环境资源职业技术学院扬州225127

设计了一种应用酶传感器的便携式农药浓度测量装置,由丝网印刷酶电极、信号调理电路和单片机C8051F040组成。酶传感电极修饰方法使涂层电荷转移电阻减小而加速电荷转移。装置检测出酶抑制率与农药(西维因)浓度的对数在农药(西维因)质量... 详细信息

设计了一种应用酶传感器的便携式农药浓度测量装置,由丝网印刷酶电极、信号调理电路和单片机C8051F040组成。酶传感电极修饰方法使涂层电荷转移电阻减小而加速电荷转移。装置检测出酶抑制率与农药(西维因)浓度的对数在农药(西维因)质量浓度为5 ng/mL～2μg/mL时呈线性关系,最低检出限为1.7 ng/mL,检出时间小于161 s,系统尺寸小,可采用电池供电,为数量级μg/L的农药质量浓度现场检测(如农药喷雾现场)提供了一种便携式快速测量装置。

关键词：农药浓度酶传感器测量装置

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酶传感器生化基础与免疫力指标量化研究

酶传感器生化基础与免疫力指标量化研究

作者：赵建华河北大学

学位级别：硕士

酶传感器将酶作为敏感元件,把酶催化反应过程中的物理或化学信号转化为电信号以检测被测物。由于反应的高效性与专一性,酶在生物传感器的研究中被应用广泛。本文通过对辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,简称HRP, EC 1.***.1.7)催... 详细信息

酶传感器将酶作为敏感元件,把酶催化反应过程中的物理或化学信号转化为电信号以检测被测物。由于反应的高效性与专一性,酶在生物传感器的研究中被应用广泛。本文通过对辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,简称HRP, EC 1.***.1.7)催化过氧化氢氧化苯酚的反应体系进行数值模拟,研究了酶传感器检测的生化基础。模拟得到： 1)反应方程的求解必须考虑其刚性问题,对于刚性方程,应该使用ODE15S。 2)催化反应中间复合物HRP-I与HRP-II随时间变化的动力学曲线,并能确定其存在的时间。 3)多组不同浓度下的反应过程曲线,对比了不同浓度下的反应速率,结果表明数值模拟能有效的减少实验次数与缩短实验周期。温度和pH对酶传感器测量精度影响较大,为了减少酶传感器在实际测量中的误差,指明了当前研究中将温度和pH值两个相关因素单独考虑的局限性。准确得到综合考虑了不同温度、pH值条件下,聚硫堇和纳米金固定辣根过氧化物酶传感器响应电流的特征,结果表明： 1)单因素离散试验点分析,不能准确得到酶传感器的最适工作条件。综合考虑温度和pH值,该酶传感器最适工作条件在40-45℃之间,最佳pH值在5.3-5.7之间;2)以温度、pH值与响应电流之间的函数关系作为传感器校正,以及实现线性化处理和非线性补偿电路的基础,能够提高酶传感器的测量精度,扩大使用范围。复合酶传感器可以对同一样品多个指标同时进行检测,对各单一指标进行处理以获得综合性指标。免疫力是由多指标共同表达的一个综合性指标,通过对中华米虾(Caridina denticulata sinensis)投喂硒含量分别为0、0.15、0.30、0.45、0.60、0.75(μg/g)的饲料,研究了硒对中华米虾体内超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPX)等抗氧化酶活性的影响,并探讨了其可能的作用机制。结果表明： 1)中华米虾体内抗氧化酶具有协同效应,并且对硒表现出明显的剂量效应;2)当饲料中添加硒浓度为0.44μg/g时,虾体内SOD、CAT的活性均为最高;当硒浓度为0.48μg/g时,GPX活性最高。分析了当前甲壳动物免疫力研究指标,指出目前对免疫力进行评判存在的两个缺陷：1)不能综合反映免疫力水平变化。2)采用不同评判指标得到的结论无法进行科学客观比较。在此基础上,定义了免疫力综合指数,规定了计算方法,明确了两种计算权重的步骤方法,即层次分析法和主成分分析法。通过对文献数据的实际计算,阐明了计算方法的具体步骤,得到了免疫力综合指数,以定量数据表明试验结果对免疫力的影响,为客观评价所采取的试验措施提供量化结果。

关键词：酶传感器辣根过氧化物酶免疫力综合指数层次分析主成分分析

酶传感器用于蔬菜和水体中有机磷农药快速检测的研究

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酶传感器用于蔬菜和水体中有机磷农药快速检测的研究

作者：龙蓓青湖南大学

学位级别：硕士

有机磷农药因其具有高效的杀虫活性,能够有效地防治病虫害,提高农作物产量,被广泛运用于农业生产中。有机磷农药属于一种神经毒物,它可以对人体中枢神经的乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性产生不可逆的抑制作用,从而影响AChE对乙酰胆碱催化水... 详细信息

有机磷农药因其具有高效的杀虫活性,能够有效地防治病虫害,提高农作物产量,被广泛运用于农业生产中。有机磷农药属于一种神经毒物,它可以对人体中枢神经的乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性产生不可逆的抑制作用,从而影响AChE对乙酰胆碱催化水解的过程,引起中枢神经系统症状以及烟碱样症状,严重时会使人因呼吸麻痹而死亡。作为我国应用最广泛的杀虫剂,有机磷农药在农产食品中残留和累积给食品安全和人类健康造成了严重的威胁。因此,针对环境中有机磷农药的残留建立一种快速、灵敏、准确、可靠的检测方法具有重要意义。电化学生物传感器方法因其仪器操作简单、响应速度快、检测灵敏度高、检测成本低、适合现场检测和在线分析等诸多优点在农药残留检测方面备受关注。近年来,由于纳米材料的迅猛发展以及一些新的电化学分析方法的诞生,使得新型电化学传感器在污染物的痕量检测中占据着越来越重要的地位。本研究提出了一种新型的检测有机磷农药的电化学传感器,并对该传感器的实际应用能力进行了研究。我们制备了一种高灵敏的、稳定的用于检测有机磷农药的AChE电化学传感器,其中,氮掺杂有序介孔碳(N-OMC)被合成并运用于与L-半胱氨酸(L-cysteine)自组装薄膜和金纳米粒子(AuNPs)共同修饰玻碳电极表面,给电信号指示器AChE的固定提供一个稳定的平台,使得该传感器能够最大限度保持AChE的活性并使其能有效地固定在修饰电极表面,增强酶电极的稳定性,实现了酶电极反复多次利用。扫描电子显微电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)被用来研究材料的形貌结构。傅立叶红外光谱(FTIR)被用来分析材料可能存在的官能团。比表面和孔径分析仪被用来研究材料的孔径分布,比表面积和孔容。通过材料的表征分析证明了N-OMC材料的制备是成功的,也表明N-OMC具有高度有序的介孔结构、较大的比表面积以及丰富的氨基官能团,适用于作为酶传感器的修饰材料。该传感器利用差分脉冲伏安法(DPV)来检测有机磷农药,利用电化学阻抗图谱法(EIS)和循环伏安法(CV)对修饰电极的电化学特性进行研究。通过电化学表征分析证明了电极在自组装过程中的各个步骤是成功的,而且相比于裸电极,修饰电极的导电性明显增强了。本研究对实验的参数条件如pH,AChE的负载量和有机磷农药抑制时间也进行了优化研究。在pH为7.38,AChE负载量为5μL和有机磷农药抑制时间为10 min的最佳实验条件下,该传感器呈现出了优秀的再现性,重复性和稳定性,该酶传感器的抑制率与对氧磷农药浓度在34 nM范围内线性相关,相关系数为0.99501,并根据3倍信噪比法计算出检测下限为0.02nM,对比其他类似的AChE传感器,证明了该酶传感器构建更加稳定,具有优秀的检测性能。最后,利用本实验制备的AChE传感器实现了对实际水体样品和蔬菜样品中的有机磷农药的准确性检测。本研究不仅拓展了纳米材料在构建电化学生物传感器中的应用,给新型的有机物检测传感器的设计研发提供了思路,还为实际农业样品中农药残留的检测提供了一种具有潜力的新途径。

关键词：有机磷农药酶传感器乙酰胆碱酯酶氮掺杂有序介孔碳金纳米粒子 L-半胱氨酸自组装膜

一种基于酶传感器的血酒精便携式检测仪的研究

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传感器与微系统 2008年第8期27卷 42-44页

作者：谢国明熊兴良罗鹏邹超世周觅重庆医科大学医学检验系重庆400016

介绍了一种直接测定末梢血酒精浓度的检验仪器。基于丝网印刷技术制备一次性碳电极,用Nafion固定麦尔多拉蓝(Meldola’sblue,MB)作为电子介体,通过交联法用戊二醛将乙醇脱氢酶(ADH)和氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)固定于Nafion-MB修饰的电极上,制... 详细信息

介绍了一种直接测定末梢血酒精浓度的检验仪器。基于丝网印刷技术制备一次性碳电极,用Nafion固定麦尔多拉蓝(Meldola’sblue,MB)作为电子介体,通过交联法用戊二醛将乙醇脱氢酶(ADH)和氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)固定于Nafion-MB修饰的电极上,制成检测ADH催化酒精产生电化学反应形成的电流的末梢血酒精一次性生物传感器。以单片机EM78P458为中央处理控制器,负责检测生物传感器反应输出的电流,并对信号进行放大、处理和显示。实验结果表明:血酒精酶传感器便携式检测仪与自动生化分析仪测得血酒精浓度值的相关性良好。提供了一种准确检测血酒精浓度的新技术和途径。

关键词：血酒精浓度丝网印刷技术酶传感器

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植入式酶传感器标签数字控制电路设计

复旦学报（自然科学版） 2012年第6期51卷 729-733页

作者：刘力睿闫潇王俊宇复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

给出了一个应用于植入式集成酶传感器的无源高频射频识别标签的数字控制处理器设计.数字控制处理器根据ISO/IEC 15693协议设计,同时兼容Hummingbird加密算法,并且实现了一种新颖的测试微弱电流的数字控制方法.仿真结果显示,通过数字控制... 详细信息

给出了一个应用于植入式集成酶传感器的无源高频射频识别标签的数字控制处理器设计.数字控制处理器根据ISO/IEC 15693协议设计,同时兼容Hummingbird加密算法,并且实现了一种新颖的测试微弱电流的数字控制方法.仿真结果显示,通过数字控制,传感器接口电路可以测量10fA～100pA的微弱电流.

关键词：植入式酶传感器微弱电流检测电子标签

基于镍/铜双金属有机骨架@纳米金纳米复合材料/离子液体制备新型酶传感器检测敌敌畏

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食品科技 2023年第4期48卷 298-304页

作者：王静静居仪焰长垣烹饪职业技术学院食品学院河南新乡453400

构建镍/铜双金属有机骨架@纳米金新型纳米复合材料(Nickel/copper bimetallic organic skeleton@nano gold,Ni/Cu-MOF@Au)/离子液体/玻碳电极(Glassy carbon electrode,GCE)酶传感器检测敌敌畏。制备Ni/Cu-MOF@Au,并复合离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(1-Butyl-3-methylimidazole hexafluorophosphate,[MBIM][PF_(6)])构建Ni/Cu-MOF@Au/[MBIM][PF_(6)]/GCE传感器,并对传感器的修饰材料比例、抑制时间等工作条件进行优化,确定传感器的最佳工作条件为[MBIM][PF_(6)]与Ni/Cu-MOF@Au的比1.5:1000、修饰量5.0μL、抑制时间5 min。在最优试验条件下,敌敌畏浓度与其对传感器抑制率的负对数在2.0×10^(-11)~1.0×10^(-5)g/L范围内呈线性关系,检出限为(按抑制率10%计算)1.6452×10^(-11)g/L。该传感器对常见共存干扰物有很好的抗干扰能力且再生性良好。该传感器简单、便捷、灵敏度高且成本低廉,在有机磷类农药的快速定量分析方面具有较大的使用价值。

关键词：纳米材料双金属有机骨架酶传感器敌敌畏

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游离胆甾醇酶传感器的研制

传感技术学报 1991年第4期4卷 33-39页

作者：帅志芬方闻一王万钧郭鼎力成都科技大学化学系

本文初步研制了一种测定游离胆固醇的酶传感器。该传感器用于流动注射法的最佳工作条件:磷酸盐缓冲液作载液(pH=6.3,0.1mol/L),流动速度为0.5mL/min,温度为27℃,检测限为0.15mg/mL～1.14mg/mL,线性响应范围0.25～1.00mg/mL,斜率0.08μA... 详细信息

本文初步研制了一种测定游离胆固醇的酶传感器。该传感器用于流动注射法的最佳工作条件:磷酸盐缓冲液作载液(pH=6.3,0.1mol/L),流动速度为0.5mL/min,温度为27℃,检测限为0.15mg/mL～1.14mg/mL,线性响应范围0.25～1.00mg/mL,斜率0.08μA·mL/mg,响应时间为0.5～2.0min,工作寿命15d。已将该传感器用于样品分析,取得初步满意的结果。

关键词：游离胆固醇酶传感器胆固醇氧化酶电极生物传感器