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电化学传感器的工作原理是怎样的呢

时间:2018-08-28     作者:lentang【转载】   来自:软文发布平台   阅读

   酶电极是研究最普及的生物传感器、主要是由于酶、的高灵敏度。特异性为、仪器简单、相应的速度特别快。酶电极生物电化学传感器是指作为识別单元的生物酶、而且生物酶固定在修饰电极的表面上。当对应于生物酶的特定物质在测试基板中被氧化时、反应过程在电极表面上产生电子交换、而且经过检测电流的转变来发生化学反应以示意读取物质。浓度转变。然而、生物酶通常具备由一种或多种金属离子组成的氧化还原活性中心、而且大多数活性中心深埋在蛋白质肽链中、使得酶活性中心难以直接与电极表面交换电子。

    为了解决酶的活性中心与电极之间的电荷转移问题、电化学传感器具备三个主要发展时段。

    酶电极的第一时段使用氧作为电子受体、葡萄糖氧化酶电化学传感器作为例子。反应过程如下(1)、(2)。 GOx(FAD)氧化葡萄糖酶将葡萄糖氧化成葡萄糖内酯、而还原酶GOx(FADH2)经过测量反应过程中氧或过氧化氢浓度的转变将溶液中的氧还原成过氧化氢。间接测量葡萄糖浓度。然而、此时段的电化学传感器对环境中的氧气很敏感、而且抗干扰实力差。

    第二时段的传感器是递增用于生物酶和电极之间的电子转移的介体层、并将氧气替换为电子、这克服了干扰问题。可以迅速进行氧化还原反应的介体材料用作酶的活性中心和电极表面之间的电子转移的中间体。氧化态酶将底物氧化成还原态酶、同时、还原和氧化介体物质的过程将反应电荷转移到电极表面、反应底物的浓度表明浓度为反应基质。然而、介体材料容易扩散、这对介体材料的固定提出了越高的要求。

  第三时段酶电极电化学传感器不需要氧气或介体作为电子受体、但化学打开酶蛋白肽链以暴露酶活性中心或电极表面的特殊处理以将生物酶固定在电极表面上。在催化氧化反应的同时直接用电极电化学传感器进行电荷交换。然而、由酶自己的性质引起的电子传递效率仍然是有限的。

   在酶电化学传感器中、酶的活性是决定电化学传感器稳步性、的灵敏度的主要原因、但在酶固定化过程中特别容易变性和失活、酶的活性也易受周围环境的影响。如湿度、温度、和化学原因。而且酶在电化学传感器固定过程中也许會泄漏、而且一部分生物酶的成本越高。所以、提出了一种经过使用具备多种氧化价态的金属、金属氧化物、合金作为催化材料来催化测试对象的氧化的方法、而不是将生物酶固定在电极的表面上。理论上电化学传感器通常接受两种氧化机制、即材料催化电极表面上的氧化。

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