传递与转移。根据电子的转移机理不 同， 电流 型酶电极生物传感器可分为三代 ：
１ １ 第一代 电流型 酶 电极 生物 传感 器 ．
反应 ； ２ 能吸附或滞 留在电极表面 ； ） ３ 具 有 可逆 的 电极 反应 动 力学 行 为 ； ）
４ 具 有 较低 的氧 化 还 原 电位 ， 不受 ｐ ） 并 Ｈ ５ 稳 定 存在 的氧 化还 原反 应 ； ） ６ 对 氧无反 应活 性 或者惰 性 ； ） ７ 无毒 或毒 性很 低 。 ）
评述 ， 并介绍了明胶在固定化酶生物传感器中 切结合， 将化学反应转化 为电信号进行表达 ， 从而 实 现对 微 量物 质 的检测 。 应 用 的现状 。
酶 电极 是 由 固定 化酶 生 物 敏 感 膜 与 电化
１ 引言
学电极组合 而成 的生 物传感器 主要元 件¨ ， ｊ
第３ ２卷第 ２期
２１ ０ ２年 ６月
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明
胶
科
学
与
技
术
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芒 综述评论 圣
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电 流 型 固定 化 酶 生物 传 感 器 的研 究 进展
目前 ， 的固定 化 技 术 发 展 十 分 迅 速 ， 酶 在 如图 ｌ 所示 。酶电极结合 了酶促反应高效、 专
保持酶催化反应快速、 高效 、 污染等优 势 的 无
等优势又结合 了电化学灵敏 、 精准等特点 ， 同时 大大 提 高 了使 用 效 率 ， 有 效 地 节 省 能 能够 实 现微 量 目标 样 品 的精 确 检 测 。 目前 根 并 耗， 为酶在 实际 中 的应 用开 辟 了新 的领域 。 因 据电化学响应信号类型的不同， 电极主要分 酶
为铁氰化物 、 有机
二茂铁圾 其衍 生物、 机 染料、 有 酞箐 氧的伏 安特 性 丽实现 直 接测 定 国标样 品浓 度 。 导电盐 、 ｆ 但 是 ， 个方 法有 一 定 的缺 点 ：口 的 变化 规 等 。电子媒 介体 的发 现 和 弓人对 于 酶 电极 生 这 一 拦氧
律 复杂 ， 受 环 境影 响健 其 波 动范 围较 大 且 从 物 传感 器是 一 个 重 大 的飞 跃 即 突 破 。 因 为 它 在很大程度上改善电子的传输性能 ， 而提高 从 西测定 的 电流值有很 大 பைடு நூலகம்误 差 。
１２ 第二代 电流 型酶 电极 生物 持 感 器
了酶 电极生 物传感 器 的灵 敏度 。
为克服 氧溶解 度 的影 响 其 他 氧化剂 即 用
另外 ， 电子媒介体普遍具有较低的工作电
电子 转移试 剂 的 概念 得 到 了发 展 和应 厢 。 电 位 ， 以使 电极 保 持 在 低 电位 下进 行 测 定 ， 可 避
ｅ—ｍａ ｌ ８ １ ９ ７ ２ ｑ ． ｏ ｉ ： ２ ５ ３ ９ ＠ ｑ ｔ ｍ
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明显 。并 且响应 电 流 与底 物 浓 度 在 一 定 范 围 基 础 电极识 别形 成响 应 电流 ， 终 由显 示 系统 最
如 图 输 出。电流型酶电极生物传感器灵敏度高 ， 反 其性能 的好坏主要体现于电子 ２所示 。在恒电位条件下 ， 底物进入生物敏感 应过程易识别 ， 膜 发生酶 促反应 ， 与氧 化 还原 反应 的 电子被 转移的速度和程度。 参
排除干扰 。可见 电了 子转移剂有合适的氧化 电位并且浓度是可 以 免激活其池电活性物质 ， 控 制 的 ， 反应 过 程 中 可逆 ， 般 采 用 过 渡 金 媒介体 的加入使其较第一代 电流型传感器有 在 一
第３ ２卷第 ２期
电流 型酶 电极 生物传 感器
流信号 ， 通过电流信号来反映物质浓度的分析
电流 酶 电极 是 指在 酶 电极 上 由于 酶 催 装 置 。 随着底 物 浓度 的增 大 ， 电极上 的氧化 还 化俸 用 发 生 的氧 化还 原 反应 所 产 生相 应 的 电 原 反应 越 激 烈 ， 因此表 达 出的 电流 响应 也就 越
史光明 ’ 杨 寅 王 昱琳
北京化工 大学 材料科学与工程学院 ，北京 １０２ ００９
摘要 ：酶 的固 定化 技 术： 物传 感 器 中 应 用 生
固定 化酶 近 年 来 的研 究 热 点 在 于 它可 以
取得 了飞速 的发展 ， 本文 对其研 究进 展 进行 了 作为生物传感器的分子识别元 件与换能器密
内成线性相关性。其 电子传递 原理
图 ２ 酶 电 极 电子 传 递 原 理 示 意 图
对 于大 部分 的氧 化还 原酶 来说 ， 活性 中 属 阳离子 和他们 的络合 物 ， 其 此类 材料 通 常称 为 心通常存在于内部 ， 且不唯一。有些会被外部 电子媒 介 体 。电 子 媒 介 体 应 具 备 如 下 特 的糖蛋 白覆 盖 而影 响 电子 转 移 。 由此 可见 ， 保 证 电极 优异 性 能 的关 键 在 于 如 何 解决 电子 的 点 ｊ ： １ 可 与酶 活性 中心 的 氧化 还 原 辅 基 快 速 ）
第 一代 电流 型酶 电极 生物 传 感 器 以 氧作 影 响 ；
为媒介体来实现底 物浓度 的直 接测定 。如原
始葡 萄糖酶 电极所 示 ：
葡萄糖 ＋ ０ 曼墅 堕 葡萄糖酸 ＋ Ｈｔ ： ！ 兰 ： ）
：
第一代 电流 型 酶 电捉 可基 于 电化 学 还 原
常用的电子媒介体
一
此 ， 医疗 保健 、 品发 酵 、 在 食 能源 开发等 行 业 都 为 电流 型酶 电极 、 电子 介 体增敏 酶 电极 和 电位
得 到 高度 的 认 可， 为研究 的热点 之一 。 成 型酶 电极 ， 中 ， 其 电流型 酶 电极 研究 比较 成 熟 。
图 １ 酶 电极组成示 意图