电化学免疫传感器的应用

分析化学专业丁红红电化学免疫传感器的应用目录

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前言免疫分析电化学免疫分析2

电化学免疫传感器

免疫传感器电化学免疫传感器3

发展及展望前言1.免疫分析（Immunoassay）概念：基于用抗体或抗原作为选择性化学试剂以分析测定抗原或抗体及半抗原的分析方法。分子识别材料：抗原或抗体分子识别基本原理：Ag十AbAg·Ab分类放射性免疫分析（RIA）酶联免疫分析（ELISA）发光免疫分析（LIA）电化学免疫分析（ECIA）电化学免疫分析法是将免疫技术与电化学检测相结合的一种分析方法1951年，由Breyer和Radclif首次应用，极谱法测定由偶氮标记的抗原六七十年代后电分析技术方法的发展：液相色谱电化学分析电化学流动注射分析微分脉冲伏安法阳极溶出伏安法电化学免疫传感器1免疫传感器与测定抗原抗体反应有关的传感器1990年Henry等提出结构：感受器、转换器、电子放大器。分类：电化学免疫传感器、光学免疫传感器、压电免疫传感器和SPR型免疫传感器等。

2.电化学免疫传感器是一种将电化学分析方法与免疫学技术相结合而发展出来的具有快速、灵敏、选择性高、操作简便等特点的生物传感器。根据2001年ＩＵＰＡＣ的对生物传感器分类标准,电化学免疫传感器是基于抗原抗体反应的,可进行特异性的定量或半定量分析的自给式的集成器件,其中抗原/抗体是分子识别元件,且与电化学传感元件直接接触,并通过传感元件把某种或者某类化学物质浓度信号转变为相应的电信号。根据检测信号的不同,电化学免疫传感器可分为电位型、电流型、电导型和电容型。

2.1电位型免疫传感器2.1.1

直接型电位免疫传感器原理利用抗原或抗体在水溶液中两性解离本身带电的特性,将其中一种固定在电极表面或膜上,当另一种与之结合形成抗原抗体复合物时,原有的膜电荷密度将发生改变,从而引起膜的Donnan电位和离子迁移的变化,最终导致膜电位改变。参比电极抗原结合抗体的膜原理：先通过聚氯乙烯膜把抗体固定在金属电极上，然后用相应的抗原与之特异性结合．抗体膜中的离子迁移移率随之发生变化，从而使电极上的膜电位也相应发生改变。膜电位的变化与待测物浓度之间存在对数关系应用早期的研究者利用此原理测定了人血清中的梅毒抗体、人血清白蛋白,并完成了血清鉴定Yamamoto等分别将HCG抗原或其抗体固定在钛金属电极表面,检测了HCG及其抗体国内学者彭图治等分别报道了对人CA15－3、AFP、IgG、HBsAg的直接检测.（彭图治，祝方猛等.测定甲胎蛋白的非标记电位型免疫传感器.应用化学，1998，01：47－49）2.1.2

酶标记电位型免疫传感器

将免疫化学的专一性和酶化学的灵敏性融为一体,对低含量物质的检测。标记酶:辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、碱性磷酸酶和脲酶。

酶标记传感器(电位型或电流型),最后均可归结为是对NADH、苯酚、O2、H2O2、NH3及新近开发的电活性物质的检出。

应用Ghindilis报道了一种无介质反应体系。它用一种具有电催化活性的生物催化剂(如乳糖酶)来标记抗胰岛素抗体。与固定在电极上的胰岛素特异性结合，乳糖酶催化电极上氧的电还原反应，从而使电极上电位增加，其增加值与溶液中游离抗原(胰岛素)浓度有比例关系。检测胰岛素,获得了很宽的线性范围(300mV)（Directelectrontransfercatalyzedbyenzymes:applicationforbiosensordevelopment[J].BiosensBioelectron,2000,28(2):84－89）

发展

敏感膜如PVC膜、醋酸纤维素膜、聚合物薄膜、蚕丝膜,以及固定化技术、膜电极制备技术的提高离子选择电极(ISE）、pH电极和气敏电极的发展不足之处

较低的信号/噪声比;线性范围窄;与ISE（离子选择电极）相联系的免疫传感器不可避免地要受到其他离子的影响。电流型免疫传感器概念

在恒定电压的情况下监测由于抗原抗体结合或继后反应中电流的变化分类非酶标记电流型免疫传感器酶标记电流型免疫传感器

2.2.1非酶标记电流型免疫传感器标记的电活性物质：Fe(CN)63-/Fe(CN)34-、二茂铬铁、Pb2+、Zn2+等．主要是根据抗原和标记抗原对定量抗体进行竞争结合，而标记抗原与抗体结合后氧化或还原电流减少。应用

二茂铁标记吗啡，以伏安免疫测定法，测定二茂铁—吗啡结合物在抗吗啡抗体的存在与不存在时的氧化作用，在抗体存在时，由二茂铁—吗啡结合物产生的氧化电流减少，这个结果构成对吗啡均相测定的依据。使用的工作电位为500mv，因此很容易使其他药物氧化，选择性欠佳。（孙宝元杨宝清主编.传感器及其应用手册.北京：机械工业出版社，2004：348）刘志国用纳米金的优良吸附性能和褐藻酸钠的强负电性，将褐藻酸钠通过胱胺共价修饰到纳米金表面形成褐藻酸钠-纳米金复合物（ASN）标记T3抗体（三碘甲状腺氨酸抗体）；用为Fe(CN)63-/4-电化学探针，用循环伏安法获取金电极表面微环境改变的电流信息来检测T3抗体，检测的线性范围为100-1600ng/ml，检出限为45ng/ml（基于褐藻酸钠-纳米金复合物作非酶标记的新型电化学免疫传感器的研制.理化检验-化学分册，2004，40(8）:445-449）2.覆2.资2酶标刊记电爪流型悟免疫幸传感计器2.舅2.庸2酶标膝记电秃流型方免疫倘传感贯器酶标吨记电垦流型召免疫往分析原理：主凉要是攻竞争哭法和穗夹心洒法前者岔是用怕酶标蛾抗原火与样晒品中腥的抗群原竞炮争结肆合电扩极上锁的抗浅体，拿催化拍氧化嘉还原殿反应塑，产揉生电拉活性掉物质俯而引尺起电喘流变歇化，锁从而狐可测霜得样累品中软抗原唤浓度顽。后者庸则是揪在样严品中巴的抗递原与哈电极叶上的绩抗体担结合火后，份再加毙酶标渠抗体烦与样耍品中帖的抗洞原结侄合，磨形成纵夹心隆结构暮，从晴而催许化氧姓化还确原反招应产杀生电叫流值或变化欺。电流碌型酶若标记吩免疫董传感亭器的螺工作效原理第一捐代酶倒标记蚕电流增型免遣疫传疗感器芝以非肉电活朵性物踢质如O2作为聋氧化羽还原姻的电动子受嗽体为薪代表馅。先旅用竞洲争法巡寿或夹匪心法卫葡萄结糖氧克化酶陵或过光氧化葵物酶鸡标记萌物结论合到固膜或斥电极演上,再通低过氧怜电极谱测量茫葡萄巴糖转天化为话葡萄辉糖酸泛中消搁耗的赵氧,或过秘氧化俩氢分凶解中厘产生握的氧矮。以过脖氧化弓氢酶坡作为庸标记浊酶来垫说明其工块作原舅理(图10虹—5吗6)：(1悦)在测吃定溶晃液中帅加人乏标记益过氧票化氢舌酶抗们原，牺然后胖将抗颂体膜妈免疫睡传感薯器插丧入上篇述溶支液中飞，未庸标记准抗原(被测肾物)和标每记抗崖原与运膜上他的抗叶体发雪生竞近争结则合；(2怀)洗去饲未反太应的似抗原农；(3层)将传担感器圣插人淘测定宫酶活智性的比溶液笔中，温这时昏传感配器显粱示的籍电流旋值是助由测晒定液支中溶倒存氧浆量决蝴定的抄；(4着)向溶鱼液中施加人荡定量驴的H2O2，结合承在膜丘上的符过氧惊化氢袜酶使H2O2分解竿产生O2,传感泥器的符电流圣值增淡大。(5船)据此浆可以灶测定Ig齿G、HC呜G、甲胎储蛋白壳、茶钻碱和姓胰岛刮素等安。易受挖样品溶解哪氧及pH的影巾响,工作游电位及较高,背景播较差吼。虽处然通费入气体氩胞能有长效消孙除溶难解氧,但无哈形中除又增铜添了歇许多读麻烦文。第二撕代酶统标记纱电流绝型免记疫传扣感器探使用暂电活胜性物萄质替赔代分西子O2,这些狂电活施性物程质包盒括二塌茂铁盾衍生快物、编苯醌刺、氯指醌、护亚甲柱基蓝床、血劣红素能等。应用诊：Ci膜an塑a选择御对羟泼基磷额酸苯少为碱臣性磷存酸酶防的底冷物,结合FI谁A(流动蹈注射脚分析)使AF泛P(钟α粥-甲胎思蛋白)检测镇下限泰达到0.07ng/坝ml。(Ci着an穴aL窑D尽,Be猪rn恰ac垃caG,板Ni粒tt卖iC靠D队,et毅a史l森.Hi茅gh村ly授s处en住si适ti字veam袋pe携ro寄me弟tr悟icen跑zy脱me凭im颤mu她no谈as去sa玻y榴f矿orα-fe此to修pr阁ot高ei拐n向in量h炭um叨an墙s涛er该um湾[察J宫]呆.铃JIm拆mu底no青lMe梅th呀od境s傻,1乖99蒜6煎,1影93野(1包)受:5革1-茅62字.)优点酶促糖反应疼放大晒，灵敏慨度高不足多次友洗涤夺分离现操作嚼、酶标漫容易桂失活锅、费时倚和重摘现性鄙较差眼等2.休3电导舍型免闹疫传旨感器原理化学劝反应虽产生肾或消材耗的汽离子,能使燥溶液头的导涉电能剪力发乐生改只变。应用19息96年Ya界gi碧ud抵a用电宣导法妻测定忽了尿捞中的并吗啡.(Ya蚊gi附ud输aK,冒He南mm胜iA初,雀It暖o载S土,et逆a笔l厦.De种ve缝lo串pm降en理t蛮of拦c迫on角du摊ct网iv黎it判y-ba移se传dim涂mu须no好se虹ns毛orfo墨r座se侮ns敬it韵iv屯e晴de纽奉te刘ct择io影n肢of懒me谁th论am捧ph衬et磨am荣in辟e英(冤st技im慨ul杠an极t差dr蜻ug垄)涌in巧h识um牢an灯u炮ri直ne芬[J伍]谣.Bi闹os旗en摆sBi舅oe建le棒ct撤ri确on,1孙99刘6摧,1霸1蚕(8桐)泪:7范03-70星7.葡)20歌01年Di歪ik保sm那a用交宝流阻抢抗法坚测定撑了γ－干扰厦素,下限周达到0.02fg/衫ml。(Di玻ik胸sm惠aM,Ka霉mpB希,Ho径og苍vl青ie商tJ题C蓬,et决a食l泉.De脏ve籍lo首pm德en舍t拾of释a弹n软el蜓ec晨tr弯oc冶he胃mi滥ca泄lim谊mu柴no挺se乎ns袜orfo欺r昨di绍re漆ct套d咽et乓ec早ti总on盛o宴f趣in替te厌rf竞er抽on-γat态t到heat至to绞mo埋la呼rle足ve殖l抖[J恭]抛.臭A抵na财l蜜Ch酬em蹈,2然00芹1战,7母3朝(3拥)漆:9粘01-90个7)电导迎法易甚受被颤测样啦品离干子强宫度和除缓冲敞液容赤积的图影响,并且孕难以沃克服施非特期异吸费附de睬te拣rm僚in姻at饿io立nof限M次A槐in发t遵he麻c晴on晴ce规nt蹲ra浸ti暴on过r驳an祝ge池1馆-1催0μg/讽ml改w铺as击p穗os抄si姿bl厅e榆wi陡th况in鼓a模bo私ut圆1捧5恰mi少n页fo梅r腾ea腐ch献s泡am执pl牢e.块d纱et拍er萍mi饺ne吸t蚁he导c姿ri馋ti纳ca讽l补co料nc政en毛tr茂at粮io蓬n(抚1μg/栗ml匠)荷of秃M涉A显in登h车um魄an刘u读ri颗ne牢.电容饱型免刊疫传阔感器其信秆号转某换器陈由一姨对处减于流麦体环知境的止导电鞋体组躺成。手识别闪分子妨固定跪在电钉极上,相关退检测匹物及肚液体晨的移政动引厘起介宁电常燥数的谎改变,导致曾电容头的变执化。伙可以唯用于栏实时稳检测刮免疫铁反应此类这传感掏器的局报道室甚少奔。发展乘及展片望发展寻找线更合萌适的篮固定沟方法量和固斜定材请料,探求疤更灵怖敏稳导定的客标记体系统换和电磨活性省物质,追求承更完泊美的偷信号秤检出采系统昼。电极窑表面新的设归计是指提高惠电极犹寿命绪并增鼻强反饥应信爪号的男重要吧因素原因勿：在谈免疫怨反应剖发生合时，顿抗原疗和抗麦体的辰结合被会导卧致工闲作电雾极表梨面微蜜环境衫的改置变，斥宏观息上则末表现缓为电们流、狗电压具、电湾导率飘等电允化学弹信息雁的变娘化用戊咸二醛固交联援法在革铂或忧银电弃极上雁固定Ig惧G抗体住,电畜位差狼△E与抗钟原浓枝度C之间叉存在团着良役好的另线性刊关系联,回待收率民高,使用管仪器砖装置侄简单授,可重威复使鱼用（孙吐宝元柔杨淋宝清蜜主编亡.传装感器插及其高应用耕手册饥.北畏京：亦机械仔工业堆出版腾社，郑20勿04睡：偶34艳8）Lo犯ui廉s等在扭用巯快基烷士烃保撑护金贸电极积减少罪杂蛋纸白的呈非特居异吸制附又帅不降树低其衡导电燃能力绸的同雁时,用含刺巯基馋的硅脊烷作榴偶联灵剂将粮链霉无亲合日素定偶向固赴定在博金电旋极表端面的Si壶O2层,使之跌能够抖与生丈物素进化抗罗原精蛾确结优合,效果尾很好妇。（Ti攻ef牺en串au范erL研X,Ko障ss伙ekS齿,Pa闲de揭st刷eC酿,et弃a六l渐.To她wa躁rd钢sam炭pe酱ro症me塔tr弄icim拜mu巴no勉se然ns臣orde捕vi骗ce部s[利J样]返.Bi剩os北en厅sBi合oe舱le明ct仍ro忠n,1跪99缺7歇,1皮2今(3引)驼:2绢13－22晒3.）Di绳ik何sm报a指出,如果客使用魔短链希的烷霜基硫转醇效怖果更丽佳。(Di疲ik惕sm诞aM,Ka事mpB吊,Ho静og矛vl饥ie俩tJ扎C裤,et着a帅l拾.De羡ve艳lo旬pm耕en钟t墓of裂a接n之el遍ec洪tr尸oc炼he赔mi留ca陆lim诉mu储no催se红ns吨orfo鉴r狡di链re鬼ct劳d量et室ec经ti匀on篮o角f筝in忠te拥rf仰er抬on-γat舅t滥heat搬to究mo踏la徒rle储ve膏l顷[J蜜]祸.云A扩na丢l驾Ch室em挽,2极00这1孔,7眉3械(3未)礼:9雾01-90淹7)Li脉u用高恭氟磺迫化阳衡离子塑树脂粉处理袋玻碳养圆盘倘电极,结合个多聚灭苯胺,偶联阵葡萄关球菌披蛋白A诸,定向卡固定蜻兔Ig举G,脲酶奔标记手山羊催抗兔Ig劈燕G,对兔Ig哥G的测签定线街性范蹈围很义宽(5补0～2纸00召0ng/瓦ml）（Li涛u拒C溪H闪,Li宿aoK薪T乳,H斤ua稀ng鼓H麻J野,Am塔pe蜘ro洒me廉tr拘icim邮mu部no啦se既ns掀or雅sba挠se钩d偷on惨p仙r