苏州大学研究生考试答卷封面
考试科目：仪器分析考试得分：________________院别：材料与化学化工学部专业：分析化学
学生姓名：饶海英学号： 033
授课教师：
考试日期： 2012 年 1 月 10 日
电化学传感器的应用研究
摘要：随着电分析技术的发展，电化学传感技术越来越成为生命科学、临床诊断和药学研究的重要手段之一。本文主要介绍了电化学发光免疫传感器，电化学DNA 传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器的基本概念、原理，以及这些传感器在各领域的应用。
关键词:电化学传感器免疫传感器传感器
电化学传感技术的核心是传感器。传感器能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成，是将一种信息能转换成可测量信号(一般指电学信号)的器件。传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。本文以化学传感器尤其是电化学传感器进行研究。
电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence)，也称电化学发光(Electrochemiluminescence)，简称ECL，是通过电极对含有化学发光物质的体系施加一定的电压或通过一定的电流，电极氧化还原产物之间或电极氧化还原产物与体系其它共存物质之间发生化学反应并生成某种不稳定的中间态物质，该物质分解而产生的化学发光现象。电致化学发光技术是电化学与化学发光相结合的检测技术，该技术既集成了发光与电化学分析技术的优点，又具有二者结合产生的可控性、选择性、重现性好、灵敏度高、检测限低及动力学响应范围宽等新优势[ 1~3 ]。
电化学传感器可分为以下几个类型。①吸附型：通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。可以制备单分子层和多分子层。根据吸附作用力的不同，又可分为平衡吸附型、静电吸附型、LB膜型、SA 膜型、涂层型。②共价键合型：在电极的表面通过键合反应把预定功能团接在电极表面而得到的化学修饰电极为共价型化学修饰电极。常用基体电极有碳电极、玻碳电极、金属和金属氧化物电极。③聚合物型：利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的电极。制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚合、电化学聚合等。④其他类型：无机物修饰电极，如普鲁士蓝修饰电极、粘土修饰电极、
沸石修饰电极、金属及金属氧化物修饰电极。
本文就电化学发光免疫传感器，电化学DNA传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器集中电化学传感器进行研究。
1 电化学发光免疫传感器
电化学发光免疫传感器的原理
电致化学发光免疫传感器是一种将电致化学发光技术与免疫学分析方法相结合而发展起来的具有高灵敏度、高选择性、低背景等特点的生物传感器。其以免疫抗原抗体生物分子作为识别元件，通过固定化技术将免疫蛋白结合到感受器(电极)表面，当抗体分子超变区与抗原决定簇发生特异的免疫识别反应后，生成的免疫复合物与产生的电致化学发光信号相关联，由换能器转化这些与待测分析物浓度(或活度)相关的信号，再通过二次仪表放大输出，从而实现对待测免疫分子的定量检测。
20 世纪70年代之前，有关ECL免疫传感器的研究发展缓慢。80年代以后，大量有机化合物、无机化合物甚至半导体纳米材料等新型电致化学发光活性物质被合成。寻找新的高量子产率电致化学发光试剂或修饰这些发光试剂分子以用于生物分子标记成为合成并研究这些新型发光试剂的源动力[2~3]。近代临床医学对疾病标志物免疫分子快速、灵敏的检测要求，极大的推动了信号放大型的电致化学发光免疫传感器的研究。且随着生物技术和纳米材料技术的迅速发展，利用化学、材料及生物等多种技术特异性地转化并放大与免疫反应有关的检测信号，成为电致化学发光免疫传感器的重要研究方。
电化学免疫传感器的应用
电化学免疫传感器在床边诊断中扮演很重要的角色。现代电化学免疫传感器有很高的灵敏度，可以用于肿瘤的早期诊断。电化学免疫传感器给提高癌症诊断和治疗检测的水平带来了希望。Zhu[4]总结了电化学免疫传感器在肿瘤标志物检测中的应用，对电位型免疫传感器，电流型免疫传感器，电容型免疫传感器，阻抗型免疫传感器，电化学免疫传感器与纳米技术联用等几个方面进行了详细的阐述。同时指出目前用于临床肿瘤诊断的标志物较多, 但往往因为敏感性、特异性不够理想, 在肿瘤的筛查、辅助诊断中存在一些局限性。
杜[12]等人研究了在PBS缓冲介质中,一种检测癌胚抗原的新型免标记电化学
免疫传感器的制备及应用,石墨烯与甲苯胺蓝复合物饰于玻碳电极表面,通过循
]3-/4-为氧化还原探针,癌胚环伏安法对修饰的电极进行表征。基于以[Fe(CN)
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]3-/4-探针的电流响应的变化,来实现癌胚抗原的检抗原抗体反应引起[Fe(CN)
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测,癌胚抗原的浓度在～ ng/mL范围内与峰电流呈良好的线性关系,回归方程为Δi=ρ+,相关系数为,检测限为 ng/mL,该传感器具有良好的重现性、选择性和稳定性,用于人血清样品的测定获得满意结果。
2 电化学DNA传感器
电化学DNA传感器是生物分析一个非常重要的领域，也是一种应用较为广泛的检测手段。
电化学DNA传感器工作原理
电化学DNA传感器利用单链DNA (ssDNA-作为敏感元件通过共价键合或化学吸附固定在固体电极表面.加上识别杂交信息的电活性指示剂(称为杂交指示剂-共同构成的检测特定基因的装置/如图)所示
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图1 电化学DNA传感器的工作原理示意图
其工作原理是利用固定在电极表面的某一特定序列的ssDNA与溶液中的互补序列DNA的特异识别作用(分子杂交-形成双链DNA (dsDNA-.同时借助一能识别ssDNA和dsDNA的杂交指示剂的电化学响应信号的改变来达到检测基因是否存在.达到定性的目的/同时.当互补序列DNA的浓度发生改变时.指示剂嵌入后的响应信号也会发生响应变化/一定范围内指示剂的响应信号与待测DNA物质的量浓度成线性关系.从而得以检测基因含量，达到定量的目的[5]。
电化学DNA传感器的分类
电化学DNA传感器是生物传感的一个分支，主要分为以下几类：（1）基于特异序列（包括单碱基多态性）的识别检测；（2）基于适体（aptamer）对底物的识别检测；（3）基于DNA 片段对小分子(包括金属离子等)以及结合蛋白的绑定识别检测；（4）DNA 不做为识别原件，仅仅做为信号来源的传感检测。
电化学DNA 传感器在药物检验中的应用
DNA传感器在药物分析中的应用也越来越受到关注。brett等利用DNA修饰电极建立了对抗癌药卡铂的测定方法,工作电极选择了玻碳电极.用吸附法使DNA修
