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		親和力檢測的電化學(xué)生物傳感器，第1部分

　　注：這是一個(gè)由兩部分組成的文章的第一部分，第2部分也可用于在線閱讀。雖然大多數(shù)診斷市場仍然停滯不前，點(diǎn)-對-保健測試市場的蓬勃發(fā)展，每年25％的速度增長，從1994年的600萬美元一個(gè)預(yù)計(jì)的$ 1十億在1997年。1生物傳感器保證低成本，快速，以及簡單的操作分析工具。因此，他們代表了廣泛領(lǐng)域的新興技術(shù)，非常適合點(diǎn)護(hù)理分析。下面的文章提供總結(jié)了生物傳感器，電化學(xué)檢測，他們的組合產(chǎn)生的電化學(xué)親和力測定。

　　生物傳感器分析工具相結(jié)合的生化與物理換能器（圖1）的識別部分25的生物感測元件可以是一種酶，抗體，DNA序列，甚至是微生物。生化成分選擇性催化反應(yīng)，或促進(jìn)有約束力的事件。的選擇性的生化識別事件允許在一個(gè)復(fù)雜的樣品基體，即體液中的生物傳感器的操作。換能器轉(zhuǎn)換成可測量的信號，從而提供了檢測裝置，用于生化事件?？蓽y量的活動范圍從光譜的變化，這是由于酶促反應(yīng)的產(chǎn)品/基板的生產(chǎn)或消費(fèi)，生化絡(luò)合后的質(zhì)量變化。生化識別和換能器的例子在表I中所提供的

　　本文討論了發(fā)展的一個(gè)特定類型的生物傳感器，電化學(xué)酶電極。酶電極中，通過酶，選擇性催化反應(yīng)的基片，以產(chǎn)生電活性產(chǎn)物的生化識別元件被設(shè)置。安培檢測轉(zhuǎn)導(dǎo)通量測量電流電化學(xué)產(chǎn)品。先前成立的傳感器的輸出和分析物濃度（校準(zhǔn)曲線）之間的關(guān)系可以定量的分析物。

　　酶的作用酶是自然的催化劑。本文由對照品網(wǎng)整理通過所有的催化劑一樣，它們增加的反應(yīng)達(dá)到平衡的速率，通過提供一個(gè)低活化能的反應(yīng)途徑。他們通常在pH值接近中性，在溫和的溫度下，不產(chǎn)生副產(chǎn)品，并有高度的選擇性。一襯底或一組基片可以是有選擇性的酶催化反應(yīng)。它們也是立體選擇性和立體專一性。這些特點(diǎn)導(dǎo)致酶在分析應(yīng)用中頻繁使用。

　　幾個(gè)千酶已經(jīng)被分離，和幾百市場上可以買到。它們進(jìn)行分類，它們催化的反應(yīng)。安培酶電??極，氧化還原酶是最常用的。氧化還原酶催化的氧化（去除的電子）或減少（另外的電子）酶的底物。由于氧化還原酶最密??切相關(guān)的電化學(xué)過程，他們的營業(yè)額是最容易觀察到的電化學(xué)檢測。

　　像所有的蛋白質(zhì)，酶，氨基酸鏈折疊成特定的三維結(jié)構(gòu)。它們大小不等，從1萬到幾百萬道爾頓。除氨基酸外，還含有許多酶的輔基-煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH），黃素（FAD），本文來源與對照品網(wǎng)血紅素，鎂2和Ca +2 - ，提高酶的活性。隨著氧化還原酶，輔基作為臨時(shí)陷阱電子或電子空缺。

　　假體的基團(tuán)可以是附近的酶的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)內(nèi)表面或深。在后者的情況下，被困的電荷不容易轉(zhuǎn)移到電極。根據(jù)Marcus理論，這是用來解釋電化學(xué)反應(yīng)速率，電子傳遞隨距離呈指數(shù)衰減。因此，電極的中心100-kD蛋白的活性位點(diǎn)附近的電子轉(zhuǎn)移是極不可能的。

　　從生物學(xué)的角度來看，隱瞞朝著一個(gè)特定的合成或降解途徑的選擇性靶向或氧化還原反應(yīng)活性部位往往是必要的。用于電化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用，然而，電子轉(zhuǎn)移的難度進(jìn)或運(yùn)出的活性位點(diǎn)，構(gòu)成了真正的問題。調(diào)解器能夠訪問的活性位點(diǎn)經(jīng)常被用來協(xié)助的酶活性的轉(zhuǎn)導(dǎo)，轉(zhuǎn)化為可測量的電流響應(yīng)。

　　安培檢測6電化學(xué)生物傳感器靈敏度高，選擇性好，工作在混濁的解決方案的能力優(yōu)勢。安培檢測法測定是根據(jù)測量在一個(gè)工作電極（傳感器）的電活性化合物的氧化或還原。使用恒電位施加一個(gè)恒定的電位工作電極相對于第二電極（參考電極）。恒電位是一個(gè)簡單的電子電路，可以使用電池，兩個(gè)運(yùn)算放大器和幾個(gè)電阻。所施加的電位是一種電化學(xué)驅(qū)動力所引起的氧化或還原反應(yīng)。參比電極的電位被很好地定義通過平衡，如下面的反應(yīng)：
對照品發(fā)分子結(jié)構(gòu)

　　提供氯的濃度是固定的，隨后的反應(yīng)將產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電位。

　　數(shù)學(xué)電流響應(yīng)可以定義使用法拉第定律：

　　其中的電流的安培值（I）表示的電化學(xué)氧化或還原率在工作電極上的分析物，噠/ dt的是在氧化或還原率在1摩爾，F(xiàn)是法拉第常數(shù)，n為轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)量。該反應(yīng)的速率取決于在電極表面的電子轉(zhuǎn)移的速率和分析物的質(zhì)量傳輸。

　　與大多數(shù)的氧化還原反應(yīng)中，電子傳遞速率，可以通過增加在保持平衡的電極的電位加速。由于潛在的增加，反應(yīng)達(dá)到的速率是有限的反應(yīng)物的質(zhì)量傳輸?shù)诫姌O的地步。當(dāng)在電極表面的反應(yīng)是足夠快的，電極上面的分析物的濃度為零時(shí)，達(dá)到最大的整體的反應(yīng)速度。這個(gè)整體的速率是有限的傳質(zhì)的速率，由下面的公式給出：

對照品

　　的dC / dx是電極表面的磁通的C（電活性物質(zhì)），A是電極面積，D是擴(kuò)散系數(shù)。質(zhì)量傳輸?shù)诫姌O表面的速率依賴于大容量的分析物濃度，電極的形狀和面積，擴(kuò)散和對流條件。

　　使用安培法的酶電極中的分析物（酶的底物）的酶產(chǎn)生的電活性成分是復(fù)雜的。通過擴(kuò)散層的酶，酶的活性，分析物擴(kuò)散的產(chǎn)品通過上面的電極表面的電活性組分的濃度的影響。

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