【正文】 能器是將識(shí)別分子膜上進(jìn)行的生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成光、電信號(hào)；信號(hào)數(shù)據(jù)處理器則將電信號(hào)放大、處理、顯示或記錄下來。免疫傳感器依賴于抗原和抗體之間特異性和親和性，利用抗體檢測(cè)抗原或利用抗原檢出抗體。微牛物傳感用法是一種設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、成本低的新方法。原理為檢測(cè)這種生物或共代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光。 （ 1） BOD微生物傳感器：該傳感器有氧電極和微生物固定膜組成。這些微生物通常從活性泥狀沉積物、河水、瓦礫和土壤中分離出術(shù)。 利用細(xì)胞表層物質(zhì)的傳感器：此類傳感器是根據(jù)細(xì)胞表層上的糖原、膜結(jié)合蛋白等物質(zhì)對(duì)抗體、離子、糖等的選擇性識(shí)別作用，將其與細(xì)胞的電極反應(yīng)相結(jié)合，研制出新型的傳感器，諸如變異反應(yīng)傳感器、識(shí)別革蘭陰性菌和革蘭陽(yáng)性菌的傳感器等。 6. 其他類型的微生物傳感器 光微生物傳感器：其原理是利用具有光合作用的微生物早光照作用下將待測(cè)物轉(zhuǎn)變成電極敏感物質(zhì)或者微生物本身釋放氧的性質(zhì)，將微生物固化后結(jié)合氧電極，氫電極實(shí)現(xiàn)對(duì)某種物質(zhì)的測(cè)定。基于這一原理，已研制出多種燃料電池型微生物傳感器。 微生物可作為燃料電池中的生物催化劑．它在對(duì)有機(jī)物發(fā)生同化作用的同時(shí)，呼吸代謝作用增強(qiáng)并產(chǎn)生電子，通過介體放大電流作為介體的氧化 還原電對(duì)試劑可以把微生物的呼吸過程直接有效地同電極聯(lián)系起來。 微生物在呼吸代謝過程中可產(chǎn)生電子，直接在陽(yáng)極上放電，產(chǎn)生電信號(hào)。 5. 燃料電池型微生物傳感器 微生物傳感器在發(fā)展初期，其應(yīng)用一直被限定于間接的方式，即微生物作為生物催化劑起到一個(gè)敏感 “ 元件 ” 的作用，再與信號(hào)轉(zhuǎn)換器相結(jié)合．成為完整的微生物傳感器。 微生物傳感器及其特性 傳感器檢測(cè)對(duì)象 微生物 固定法 電化學(xué)器件 穩(wěn)定性 （ d） 響應(yīng)時(shí)間 （ min） 測(cè)量范圍 （ mg/L） 葡萄糖 ens 包埋法 O2電極 14以上 10 5～ 20 脂化糖 mentem 吸附法 O2電極 20 10 20～ 200 甲醇 未鑒定菌 吸附法 O2電極 30 10 5～ 20 乙醇 e 吸附法 O2電極 30 10 5～ 30 醋酸 e 吸附法 O2電極 20 10 10～ 100 蟻酸 m 包埋法 燃料電池 30 30 1～ 300 谷酰胺酸 吸附法 CO2電極 20 5 10～ 800 已胺酸 吸附法 CO2電極 14以上 5 10～ 100 谷胺酸 吸附法 O2電極 14以上 5 20～ 1000 3. 電化學(xué)微生物傳感器 4. 壓電高頻阻抗型微生物傳感器 壓電高頻阻抗型微生物傳感器是基于高頻壓電晶體頻率對(duì)溶液介質(zhì)性質(zhì)變化具有靈敏的響應(yīng)特性制成的。根據(jù)微生物與底物作用原理的不同，微生物傳感器可分為測(cè)定呼吸活性型微生物傳感器和測(cè)定代謝物質(zhì)型微生物傳感器根據(jù)測(cè)量信號(hào)的不同，微生物傳感器可分為電流型微生物傳感器和電位型微生物傳感器：換能器輸出的是電位信號(hào)，電位值的大小與被測(cè)物的活度有關(guān)，二者呈能斯特響應(yīng)。它是由固定化微生物膜和電化學(xué)裝置組成的。 微生物傳感器 微生物有三大特征：體積小，繁殖快，分布廣。重組酵母GOD的高活力特性可有效提高葡萄糖傳感器的線性檢測(cè)范圍。 (2)基因重組技術(shù) 周亞鳳等將黑曲霉 GOD基因重組進(jìn)大腸桿菌、酵母穿梭質(zhì)粒 ,轉(zhuǎn)化甲基營(yíng)養(yǎng)酵母 ,構(gòu)建出 GOD的高產(chǎn)酵母工程菌株。 6. 光化學(xué)酶?jìng)鞲衅? 7. 酶?jìng)鞲衅髦袘?yīng)用的新技術(shù) (1)納米技術(shù) 固定化酶時(shí)引入納米顆粒能夠增加酶的催化活性 ,提高電極的響應(yīng)電流值。二茂鐵由于有不溶于水、氧化還原可逆性好、電子傳遞速率高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。下面來集中介紹一下電化學(xué)酶?jìng)鞲衅骱凸饣瘜W(xué)酶?jìng)鞲衅?。合適的固定化方法應(yīng)當(dāng)滿足： （ 1）酶固定化后活性應(yīng)盡可能少受影響，（ 2）固定化方法對(duì)被測(cè)對(duì)象的傳質(zhì)阻力?。?3）酶固定化牢固，不易洗脫。 基團(tuán)之間形成化學(xué)共價(jià)鍵連接，從而使酶固定的方法；交聯(lián)法：將傳感器表面預(yù)先組裝上一層具有特定基團(tuán)的載體膜，再通過偶聯(lián)活化劑分別以羧基氨基鍵形式或席夫堿形式等將酶鍵合到電極表面。 2. 酶?jìng)鞲衅鞯墓ぷ髟? 當(dāng)酶電極浸入被測(cè)溶液，待測(cè)底物進(jìn)入酶層的內(nèi)部并參與反應(yīng)，大部分酶反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生或消耗一種可被電極測(cè)定的物質(zhì)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，電活性物質(zhì)的濃度可以通過電位或電流模式進(jìn)行測(cè)定。 生物傳感器儀器技術(shù)及其應(yīng)用 34 1. 酶?jìng)鞲衅鞯幕窘Y(jié)構(gòu) 酶?jìng)鞲衅鞯幕窘Y(jié)構(gòu)單元是由物質(zhì)識(shí)別元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換器組成 .當(dāng)酶膜上發(fā)生酶促反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的電活性物質(zhì)由基體電極對(duì)其響應(yīng)。 幾種常見的膜集成技術(shù)及應(yīng)用 膜集成技術(shù) 適合的工業(yè)生產(chǎn) 微濾／反滲透 紡織印染廢水、電廠鍋爐給水、電鍍廢水處理等 納濾（超濾）／反滲透 皮革工業(yè)廢水、化肥工業(yè)廢水處理等 反滲透 氯化銨廢水、酸性礦山廢水處理等 電滲析／超濾／反滲透 海帶廢水處理等 酶?jìng)鞲衅? 酶?jìng)鞲衅魇菍⒚缸鳛樯锩舾谢?，通過各種物理、化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器捕捉目標(biāo)物與敏感基元之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的與目標(biāo)物濃度成比例關(guān)系的可測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物定量測(cè)定的分析儀器。集成各種膜技 術(shù)，優(yōu)化各種膜的分離性能， 可以達(dá)到一種膜技術(shù)根本無法 實(shí)現(xiàn)的效果。陰陽(yáng)膜的復(fù)合可以將不同電荷密度、厚度和性能的膜材料在不同的復(fù)合條件下制成不同性能和用途的雙極膜，如水解離膜，一、二價(jià)離子分離膜，防結(jié)垢膜，抗污染膜，低壓反滲透脫硬膜。 6. 滲透蒸發(fā)（ PV）膜技術(shù) 滲透蒸發(fā)是一個(gè)壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程，它是利用液體中兩種組分在膜中溶解度與擴(kuò)散系數(shù)的差別，通過滲透與蒸發(fā)，達(dá)到分離目的的一個(gè)過程。該分離過程是在離子交換膜中完成的。反滲透系統(tǒng)由反滲透裝置及其預(yù)處理和后處理三部分組成。 3. 納濾（ NF）膜技術(shù) 納濾膜是在反滲透膜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因具有納米級(jí)的孔徑故名納濾。 2. 膜處理方法 (1) 微濾（ MF）膜技術(shù) 微濾膜是以靜壓差為推動(dòng)力，利 用篩網(wǎng)狀過濾介質(zhì)膜的篩分作用進(jìn)行分離。物質(zhì)通過分離膜的速度取決于進(jìn)入膜內(nèi)的速度和由膜的一個(gè)表面擴(kuò)散到另一表面的速度。能量轉(zhuǎn)換膜、反應(yīng)膜、膜蒸餾等，都是屬于非分離膜技術(shù)。 膜分離是利用膜的特殊性能和各種分離裝置單元使溶液和懸浮液中的某些組分較其它組分更快地透過，從而達(dá)到分離、濃縮的目的。 膜技術(shù) 膜是指能以特定形式限制和傳遞各種物質(zhì)的分隔兩相的界面。調(diào)節(jié)溶液的 PH值或離子強(qiáng)度，可以促進(jìn)可逆反應(yīng)。其二，即便是針對(duì)某一種半抗原的抗體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)也可能不一致。一是結(jié)合部位的形狀要互補(bǔ)于抗原的形 狀；二是抗體活性小心帶有與抗原決定簇相反的電荷。在溶液中，抗原和抗體兩個(gè)分子 的表面電荷與介質(zhì)中離子形成雙層離子云，內(nèi)層和外層 之間的電荷密度差形成靜電位和分子間引力。 免疫球蛋白（ Ig）結(jié)構(gòu)模式圖 （ 3）抗體的特性 抗體早已用在免疫檢測(cè)中，其與相應(yīng)抗原之間的鍵連接甚至比酶與其基質(zhì)之間的連接更加有力，特別是對(duì)對(duì)應(yīng)的抗原的連接更是如此。 種 屬 — 末端（ N端 — COOH末端（ C端） 人 天冬酰胺、丙氨酸 甘氨酸、纈氨酸、丙氨酸、亮氨酸 馬 天冬酰胺、蘇氨酸 纈氨酸、絲氨酸、亮氨酸、丙氨酸 兔 天冬酰胺 亮氨酸、丙氨酸 2. 抗體 （ 1）抗體的定義 抗體是由抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生的特性免疫功能的球蛋白，又稱免疫球蛋白。不同種系的動(dòng)物血清白蛋白因其末端氨基酸排列的不同，而表現(xiàn)出各自的種屬性特異。自然界中絕大多數(shù)抗原都是蛋白質(zhì)，即可是純蛋白，也可是結(jié)合蛋白。分子量越大，其表面積相應(yīng)擴(kuò)大，接觸免疫系統(tǒng)細(xì)胞的機(jī)會(huì)增多，因而免疫原性也就增強(qiáng)。 22 （ 3） 抗原的理化性狀 抗原有兩種性狀： ① 物理性狀。 （ 2） 抗原的分類 通常，根據(jù)來源的不同，抗原又可以分為如下幾種： ① 天然抗原 ② 人工抗原 ③ 合成抗原。前一種性能稱為免疫原性，后一種性能稱為反應(yīng)原性。 免疫反應(yīng) 1. 抗原 （ 1） 抗原的定義 抗原是能夠刺激動(dòng)物體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的物質(zhì)。自然免疫是非特異型的，獲得性免疫一般是特異性的，