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石英晶体微天平电化学引言：石英晶体微天平电化学是一种基于石英晶体微天平技术的电化学研究方法，通过测量电化学反应过程中的质量变化，可以获得与电化学反应相关的信息。
本文将介绍石英晶体微天平电化学的原理、应用和发展前景。
一、石英晶体微天平的原理石英晶体微天平是一种常用的质量测量仪器，其基本原理是利用石英晶体的压电效应，将质量变化转化为频率变化。
当质量增加时，石英晶体的频率降低；当质量减少时，石英晶体的频率增加。
通过测量频率的变化，可以得到质量的变化信息。
二、石英晶体微天平电化学的原理石英晶体微天平电化学是将石英晶体微天平与电化学技术相结合，用于研究电化学反应。
在电化学反应中，电极表面的质量会发生变化，通过将电极放置在石英晶体微天平上，可以通过测量频率的变化来获得电极表面质量的变化信息。
三、石英晶体微天平电化学的应用1. 电化学催化剂研究：石英晶体微天平电化学可以用于研究电化学催化剂的活性和稳定性。
通过测量催化剂表面的质量变化，可以评估催化剂的活性和稳定性，并研究催化剂在各种条件下的性能变化。
2. 电化学腐蚀研究：石英晶体微天平电化学可以用于研究材料的电化学腐蚀行为。
通过测量材料表面的质量变化，可以评估材料的耐蚀性，并研究腐蚀过程中的质量变化规律。
3. 电化学生物传感器：石英晶体微天平电化学可以用于生物传感器的研究和开发。
通过将生物分子固定在电极表面，测量生物分子与物质相互作用引起的质量变化，可以实现对生物分子的灵敏检测。
4. 电化学药物筛选：石英晶体微天平电化学可以用于药物筛选和评价。
通过将药物固定在电极表面，测量药物与靶分子相互作用引起的质量变化，可以评估药物的活性和选择性。
四、石英晶体微天平电化学的发展前景石英晶体微天平电化学作为一种新兴的研究技术，具有广阔的应用前景。
随着纳米材料、催化剂和生物传感器等领域的发展，对于电化学反应过程的研究需求越来越高。
石英晶体微天平电化学作为一种高灵敏度、高分辨率的研究方法，将在这些领域发挥重要作用。
益生菌检验的检测方法益生菌的检验方法通常包括培养法、PCR法、酶联免疫吸附法（ELISA）、质谱法等。
以下是关于益生菌检验的50条方法及详细描述：1. 培养法：益生菌可以通过在富含营养物质的琼脂培养基中进行培养，观察生长情况和菌落形态来进行定性和定量分析。
2. PCR法：通过聚合酶链式反应（PCR）对DNA进行扩增，然后使用特定基因序列的引物进行检测，可以快速准确地检测益生菌。
3. 酶联免疫吸附法（ELISA）：利用益生菌表面的特定蛋白质进行ELISA检测，可以快速检测益生菌的存在和浓度。
4. 质谱法：利用质谱仪对益生菌进行分析，可以确定其分子量和结构，也可以用于鉴定益生菌的种属。
5. 荧光定量PCR法：利用特定的引物和荧光探针对益生菌的DNA进行扩增和检测，可以实现对益生菌的高灵敏度和定量测定。
6. 基因芯片技术：使用特定的基因芯片对益生菌进行检测，可以实现对多种益生菌的同时检测和鉴定。
7. 流式细胞术：利用流式细胞仪对益生菌进行流式细胞术分析，可以实现高通量的益生菌检测和鉴定。
8. 微生物电极法：利用微生物电极对益生菌进行电化学检测，可以实现对益生菌的迅速检测和定量分析。
9. 蛋白质质谱法：通过蛋白质质谱技术对益生菌进行蛋白质组学分析，可以揭示益生菌的代谢途径和功能。
10. 生物传感器技术：利用生物传感器对益生菌进行检测，可以实现对益生菌的实时监测和分析。
11. 纳米生物传感器技术：使用纳米技术和生物传感器对益生菌进行检测，可以实现对益生菌的高灵敏度和快速检测。
12. 毛细管电泳技术：利用毛细管电泳对益生菌进行检测，可以实现对益生菌的分离和鉴定。
13. 核磁共振技术：利用核磁共振技术对益生菌进行分析，可以揭示益生菌的结构和代谢情况。
14. 高效液相色谱技术：利用高效液相色谱技术对益生菌进行检测，可以实现对益生菌的成分和浓度的分析。
15. 荧光显微镜技术：利用荧光显微镜对益生菌进行观察和检测，可以实现对益生菌的生长和形态的分析。
生物传感器的原理和应用随着生物技术和纳米技术的发展，生物传感器逐渐成为了现代科技发展的一个热门领域。
生物传感器是一种能够通过检测微小生物体、生物反应或生物元素来测定生物活性的设备，随着生物传感器应用范围的不断扩大，其体积持续缩小，功能持续增强，越来越多的领域在使用生物传感器来提高生产效率和科技水平，到目前为止，其广泛应用于医学、环境监测、食品安全等领域。
一、生物传感器的原理生物传感器是通过生物体与物理和化学学科结合而产生的一种新型传感器，其通过生物体与物理和化学学科的相互作用，能够检测出微小的生物体、生物反应以及生物元素，实现对生物活性的测定。
其原理主要有光学测量法、电化学测量法、物理测量法和生物测量法等。
1. 光学测量法光学测量法是通过感应光学信号来测量生物体的活性，光学测量法广泛应用于荧光、光电能量转换、折射以及散射等领域。
在生物体感应光学信号的过程中，需要使用光源来激发或检测生物体发生的光学效应，从而实现测量和识别生物体。
2. 电化学测量法电化学测量法是通过测量物质与电解液之间的相互作用来测量生物体的活性，电化学测量法主要涉及到电导、电位和电荷等方面，通过对电化学效应的测量，可以实现对生物活性的测定。
电化学测量法广泛应用于电分析化学、电分析生物化学、电分析医学等领域。
3. 物理测量法物理测量法是通过测量生物体生成的物理效应来测量其活性，例如温度、压力、声波、磁场等。
物理测量法的测量基于物理学原理，在生物组织、生物胶体颗粒、生物膜等方面具有广泛的应用。
4. 生物测量法生物测量法是通过测量生物内部的生理和生化过程来测量其活性。
生物测量法需要根据生物的不同特征，采用不同的测试方法来测量其活性，例如重金属离子浓度的测定、生物酶迅速检测等。
二、生物传感器的应用生物传感器的应用领域主要包括医学、环境监测、生化工程、食品安全等多个领域。
1. 医学领域生物传感器在医学领域中应用广泛，例如在血糖检测、蛋白质检测等方面都有一定的应用。
一、石英晶体微天平的基本原理：石英晶体微天平最基本的原理是利用了石英晶体的压电效应：石英晶体内部每个晶格在不受外力作用时呈正六边形，若在晶片的两侧施加机械压力，会使晶格的电荷中心发生偏移而极化，则在晶片相应的方向上将产生电场；反之，若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形，这种物理现象称为压电效应。
如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，这种现象称为压电谐振。
它其实与LC回路的谐振现象十分相似：当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，一般约几个PF到几十PF；当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L 来等效，一般L 的值为几十mH到几百mH。
由此就构成了石英晶体微天平的振荡器，电路的振荡频率等于石英晶体振荡片的谐振频率，再通过主机将测的得谐振频率转化为电信号输出。
由于晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
二、石英晶体微天平的主要构造：QCM主要由石英晶体传感器、信号检测和数据处理等部分组成。
石英晶体传感器的基本构成大致是：从一块石英晶体上沿着与石英晶体主光轴成35015'切割(AT—CUT)得到石英晶体振荡片，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，石英晶体夹在两片电极中间形成三明治结构。
在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
石英晶体微天平的其他组成结构在不同型号和规格的仪器中也不尽相同，可根据测量需要选用或联用。
一般附属结构还包括振荡线路、频率计数器、计算机系统等；电化学石英晶体微天平在此基础上还包括恒电位仪、电化学池、辅助电极、参比电极等；三、石英晶体微天平的分析化学应用QCM最早应用于气相组分、有毒易爆气体的检测。
生物传感器分类及应用生物传感器是一种可以基于生物分子、细胞或整个生物系统进行检测和识别的传感器。
它可以通过测量生物分子的相互作用或细胞内的生物反应来识别和量化目标分子。
根据生物传感器所使用的方法和技术，可以将其分为多个分类。
以下是对生物传感器分类及应用的详细介绍。
1. 免疫传感器：免疫传感器是利用免疫反应原理进行检测的生物传感器。
常见的免疫传感器包括酶联免疫吸附测定(ELISA)和免疫传感电极。
免疫传感器广泛应用于临床诊断、环境监测和食品安全等领域。
例如，ELISA可以用于检测病原体、肿瘤标志物和药物残留物等。
2. DNA传感器：DNA传感器是通过识别和测量DNA分子的特异性序列来检测和识别目标分子的生物传感器。
常见的DNA传感器包括基于聚合酶链反应(PCR)和DNA芯片技术。
DNA传感器可以应用于基因诊断、基因测序和基因表达等领域。
例如，PCR可以用于检测病原体和基因突变等。
3. 蛋白质传感器：蛋白质传感器是通过检测和测量蛋白质的相互作用和生物活性来识别和定量分析目标分子的生物传感器。
常见的蛋白质传感器包括生物传感电极和质谱法。
蛋白质传感器广泛应用于疾病诊断、蛋白质组学和药物筛选等领域。
例如，质谱法可以用于鉴定和定量蛋白质样本中的肽段。
4. 细胞传感器：细胞传感器是通过利用细胞的生物反应来检测和识别目标分子的生物传感器。
常见的细胞传感器包括细胞生物传感器和细胞芯片技术。
细胞传感器可以应用于细胞毒性测试、药物筛选和环境污染检测等领域。
例如，细胞生物传感器可以用于检测污染物对人体细胞的毒性。
5. 微生物传感器：微生物传感器利用微生物的生物反应来检测和识别目标分子的生物传感器。
常见的微生物传感器包括酵母传感器和细菌传感器。
微生物传感器可以应用于环境监测、食品安全和农业生产等领域。
例如，酵母传感器可以用于检测水中的有机物和重金属。
6. 光学传感器：光学传感器是利用光学信号变化来检测和识别目标分子的生物传感器。
生物分子在生物传感器中的应用在当今科技飞速发展的时代，生物传感器作为一种能够快速、灵敏、特异性地检测生物体内各种物质的工具，已经在医疗诊断、环境监测、食品安全等众多领域发挥着重要作用。
而生物分子，如酶、抗体、核酸等，正是生物传感器的核心组成部分，它们赋予了生物传感器高选择性和高灵敏度的特性。
酶是生物体内具有催化作用的蛋白质分子，在生物传感器中应用广泛。
由于酶具有高度的特异性和催化效率，能够识别特定的底物并将其转化为可检测的产物。
例如，葡萄糖氧化酶常用于检测血液中的葡萄糖浓度。
当葡萄糖存在时，葡萄糖氧化酶能够催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和过氧化氢。
通过检测过氧化氢的生成量，就可以间接测定葡萄糖的浓度。
这种基于酶的生物传感器具有快速、准确、灵敏的特点，对于糖尿病患者的血糖监测非常有帮助。
抗体是免疫系统产生的能够特异性识别和结合抗原的蛋白质分子。
在生物传感器中，抗体可以作为识别元件来检测相应的抗原物质。
例如，在检测传染病病原体时，可以使用针对病原体表面抗原的抗体来构建生物传感器。
当病原体存在时，抗体与抗原结合，产生可检测的信号。
这种基于抗体的生物传感器在疾病诊断、食品安全检测等方面具有重要意义。
核酸，包括 DNA 和 RNA，也在生物传感器中有着独特的应用。
DNA 杂交技术是其中的一个重要应用方向。
通过设计特定的 DNA 探针，使其能够与目标 DNA 序列互补配对。
当目标 DNA 存在时，探针与之杂交，形成稳定的双链结构。
这一杂交过程可以通过多种方式进行检测，如荧光标记、电化学检测等。
基于核酸的生物传感器在基因检测、基因突变分析等领域发挥着重要作用。
除了上述常见的生物分子，还有一些其他的生物分子也在生物传感器中得到了应用。
例如，细胞色素 c 可以用于检测氧气浓度；生物素和亲和素之间的特异性结合可以用于构建高灵敏度的生物传感器。
生物分子在生物传感器中的应用，不仅依赖于生物分子本身的特性，还与传感器的设计和检测技术密切相关。
适体和蛋白质解离常数检测方法比较分析苏雪;何逸婷;林俊生【摘要】Compare the two detection methods of dissociated constant of aptamer and protein based on quartz crystalmicrobalance(QCM)biosensor,a protocol with high accuracy and reasonability is introduced. Thrombin and thrombin aptamer namedTBA15 are used as models. The immobilization of thiolated aptamer,the block of the non-specific site and the signal response induced by two different sampling methods are monitored by QCM withdissipation( QCM-D)biosensor in real time and dissociated constant are calculated by data fitting. Dissociated constant are different when different sampling methods are used,and different block agent applied,blocking of nonspecific site. The sampling method with fixed bulk of protein from low concentration to high concentration are proved ideal method with high repeatability and fewer regents needed which is less than 1 μg.%对基于石英晶体微天平（QCM）生物传感器的两种检测核酸适体与蛋白质解离常数方法进行了比较，提出来一种更加精确合理的检测流程。
QCM石英微天平名目一、什么是石英微天平(QCM)?二、QCM的应用三、KSV QCM500的工作原理四、KSV-QCM500的特点及技术参数五、实例一、什么是石英微天平(QCM)?因此，人们把QCM描述成一个超灵敏的质量传感器，它的核心部件是夹在一对电极中的AT切割石英晶体。
在电极与振荡器连接并施加交流电压之后，石英晶体因为压电效应会以它的谐振频率振荡。
因为高质量的振荡，因此振荡通常会专门稳固。
依照Sauerbrey公式，假如在一个或两个电极上平均地制备一个硬层，谐振频率的衰减与被吸附层的质量成正比。
△f：所要测定的频率变化量f0：石英的固有频率△m：单位面积的质量变化量(g/cm2)A：压电活性面积rq：石英的密度=2.648g/cm3m q：石英的剪切模量=2.947×1011g/cm×s2.以下几种情形不适用于Sauerbrey公式：1) 被吸附的物质在电极表面上呈非刚性状态；2) 被吸附的物质在电极表面上滑动；3) 被吸附的物质在电极表面上沉积的不平均；因此，Sauerbrey公式仅严格适用于平均、同质、刚性薄膜的沉积。
由于那个缘故，专门多年来，QCM仅仅被视为气相物质的检测器。
直到二十世纪80年代，科学家们才认识到假如石英完全浸入液体中，也能受激发产生稳固的振荡。
Kanazawa及其合作者对QCM 在液相中测量方面做了许多开拓性的工作，他们指出QCM从空气进入到液体时，它的谐振频率的变化是与液体的密度与粘度乘积的平方根成正比例的，如下式。
△f：所要测定的频率变化量fu：石英的固有频率rL：与石英接触的液体的密度h L：与石英接触的液体的粘度rq：石英的密度=2.648g/cm3m q：石英的剪切模量=2.947×1011g/cm×s2.当人们发觉过量的粘性载荷并不阻碍在液体中使用QCM，而且它对固-液态中质量的变化仍旧专门灵敏，QCM就被用于直截了当与液体和/或粘弹性的薄膜进行接触来评估物质量和粘弹性特点的变化。
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摘要 在药物开发早期选择最优的候选目标物对于避免后期药物研发失败是至关重要的。
Attana 200细胞生物传感器能检测目标物在生物基质条件下的无标、全实时动力学情况，提供一个信息丰富的生物学相关的测量方法。
细胞能在传感器表面生长，和传统传感器一样通过连续流引入相互作用的生物分子。
该仪器还兼容标准生物传感器表面，而且可用于比较键合的纯化目标和相互作用的细胞。
基于细胞的生物传感器：用石英晶体微天平方法研究膜蛋白相互作用
Karin ELOVSSON, Zhichao PEI, Teodor AASTRUP
作者简介
Ms. Elovsson is Product Manager, and Dr. Aastrup is CEO, Attana AB, Bj örnn äsv ägen 21,114 19 Stockholm, Sweden; tel.: +46 86745712; e-mail: karin.elovsson@. Dr. Pei is a Professor, College of Science, Northwest A&F University, Yangling, People ’s Republic of China.
该文已获得American Laboratory/Labcompare再版许可.
现代药物的发展是一个耗时和昂贵的业务，从药物发现到进入市场需要10亿美元的投入[1]。
开发成本在临床试验中升高，因此在药物开发早期选择最优的候选目标物对于避免后期药物研发失败是至关重要的。
传统的传感器是药物发现的重要而强大的工具，因为它们能检测候选药物和靶体的相互作用。
然而，大多数的生物传感器仅限于把纯化的目标分子固定在传感器的表面，这种方法把目标物的生物背景简单化了，提供的是一个不完整的体内信息。
真核细胞膜蛋白，如G蛋白偶联受体(GPCRs)和离子通道是目前超过60％治疗药物的完美目标[2]。
这些生物大分子需要脂质双层来保持它们的结构和功能，因此用传统的传感器不容易对它们进行分离和研究。
另一方面，传统的细胞阵列适合于研究细胞的相互作用，但是不能解释细胞本身的全动态情况。
Attana Cell ™ 200生物传感器(Attana AB, Stockholm, Sweden) 能检测目标物在生物基质条件下的无标、全实时动力学情况(见图1)。
细胞可以直接在传感器表面生长，和传统的传感器一样通过连续流引入相互作用的生物分子。
该仪器还兼容标准生物传感器表面，因此可用于比较键合的纯化目标和相互作用的细胞。
此生物传感器由石英晶体微天平和细胞传感芯片结合而成。
1 石英晶体微天平(QCM)技术
QCM就像一个非常灵敏的天平，可以通过测量分子的重量研究分子间相互作用。
当在传感器表面添加或者减少分子时，传感器晶体的振荡频率会发
生变化。
振荡频率的变化同表面质量的变化相关。
Q C M技术不存在其他生物传感器常有的“表面亲和”效应，从而使其可能成为能检测键合大分子物质(例如细胞)的仪器。
2 细胞传感器芯片
细胞传感器芯片(图2)允许用户直接在细胞优化的聚苯乙烯表面培养哺乳动物细胞。
细胞悬浊液加入培养体系，细胞吸附在其表面。
可用荧光显微镜验证细胞生长和细胞密度。
通过用栽培盖更换测量盖，细胞传感器芯片可以停靠在仪器中，用于实验测量目标与细胞表面上的相互作用的生物传感器实验就可以开始了。
3 生物基质背景下分子间相互作用
基于细胞的生物传感器可以用在研究天然细胞
膜环境下的膜蛋白质。
并且这一研究可以通过多种
图1 A t t a n a 200细胞传感
器
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方法实现：从传感器表面膜固定化到直接在细胞上研究相互作用。
以下两个例子涵盖了其可能的应用范围。
第一个与脂肪颗粒有关，第二个与细胞有关系。
3.1 与脂肪颗粒的相互作用
天然细胞膜组成的脂肪颗粒都持久和稳定，因此非常适合于研究分子间的相互作用。
在本应用实例中，直径150 nm的脂肪颗粒(Integral Molecular, Philadelphia, PA)结合GPCR趋化因子4 (CXCR4)用于研究CXCR4和抗CXCR4抗体间的相互作用。
使用memLAYER试剂(Layerlab, Gothenburg, Sweden)把含有CXCR4的颗粒固定到Attana生物素传感器的表面(Attana AB)。
该试剂是基于该公司专有的Tethered Enhanced Liposome Immobilisation (TELI)技术，由在脂质双层下天然结合的胆固醇-DNA链和固定在Neu-trAvidin涂层的传感器芯片(Pierce, Rockford, IL)上的互补的生物素-DNA链所组成。
通过DNA杂交的方式使传感器表面稳定地捕获脂肪颗粒。
通过基于细胞的生物传感器实时考察了CXCR4结合脂肪颗粒和CXCR4结合脂肪颗粒抗体的相互作用。
图3显示了在细胞膜或膜蛋白上特殊的相互作用以及非特异性吸附。
可以看出，生物素标记的BSA 没有键合到对照表面。
CXCR4 脂肪颗粒和抗体相互作用显示剂量依赖关系。
此外，通过使用抗体与不含CXCR4的脂肪颗粒相互作用数据作为对照，证明了特殊相互作用的存在(见图4)。
1:1的键合模型(红色线)对应实验数据(黑线)，并计算键合速度常数。
相互作用的亲和力确定为2.2 nmol/L。
3.2 分子与细胞相互作用
通过药物的药理学性质，把高特异性的单克隆抗体结合到目标物上，可产生较好的治疗效果，经常用于肿瘤治疗[3]。
目前，在临床试验中有超过15个有前途的此类抗体药物共轭体(ADC)，有希望的此类药物的候选者在早期药物开发中越来越受重视[4]。
在利用抗体药物共轭体引发癌细胞死亡的实验中，Attana传感器用户改性抗HER2(乳腺癌标记物抗体)赫赛汀(Genentech, South San Francisco, CA),需要验证结合特性没有改变[5]。
在传统的传感器实验中，纯的目标物被固定化在传感器表面，改性赫赛汀没有受到影响。
然而，当目标物键合细胞膜时，结果完全不同(见图5)。
改性赫赛汀保留与目标物的特异性结合。
但是与细胞膜或者其他成分的脱靶也是显而易见的，脱靶相互作用是快速的，但重要的是了解
改性抗体在生物环境中的功能。
图2 细胞传感芯片
图4 C X C R 4抗体键合脂肪颗粒符合1:1模型。
通过减去脂肪颗粒没有键合C X C R 4时的响应(黑线)，C X C R 4抗体与脂肪颗粒符合1:1模型(红线)。
图3 抗C X C R 4抗体通过生物传感器键合到脂肪颗粒上。
比较了抗C X C R 4抗体键合三种不同表面。
脂肪颗粒含有C X C R 4(实线)，脂肪颗粒不含有C X C R 4(虚线)，表面固定生物素键合的B S A 作为对照组(B S A ，虚线)，84 s 内从三个不同地方注入抗体，抗体的解离监测为200 s ，抗体显示了对含有C X C R 4的脂肪颗粒的强的特异作用，对不含有C X C R 4的脂肪颗粒只有弱的或脱靶作用。
控制界面没有检测到作用力。
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Cell-Based Biosensors: A Quartz Crystal Microbalance Approach
to Membrane Protein Interaction Studies
Karin ELOVSSON, Zhichao PEI, and Teodor AASTRUP
It is of the utmost importance to avoid late-failing drugs by selecting the best candidate early in the drug development process. The Attana Cell 200 biosensor measures label-free, full kinetics in real time with the target in its biological con-text, providing an information-rich approach to biologically relevant measurements. Cells can be grown directly on the sensor surface, and the interacting biomolecule is introduced to the continuous flow system as in a traditional biosensor. The instrument is also compatible with standard biosensor surfaces and can therefore be used to compare the binding to an isolated target with that of cellular interactions.
4 小结
降低成本，加快药物开发过程，对制药公司而
言是重要挑战。
一个核心组成部分就是在每个步骤。
