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| 親和力檢測的電化學生物傳感器，第1部分 | |||
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注：這是一個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。雖然大多數診斷市場仍然停滯不前，點-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600萬美元一個預計的$ 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，他們代表了廣泛領域的新興技術，非常適合點護理分析。下面的文章提供總結了生物傳感器，電化學檢測，他們的組合產生的電化學親和力測定。
生物傳感器分析工具相結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，或促進有約束力的事件。的選擇性的生化識別事件允許在一個復雜的樣品基體，即體液中的生物傳感器的操作。換能器轉換成可測量的信號，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，這是由于酶促反應的產品/基板的生產或消費，生化絡合后的質量變化。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)展的一個特定類型的生物傳感器，電化學酶電極。酶電極中，通過酶，選擇性催化反應的基片，以產生電活性產物的生化識別元件被設置。安培檢測轉導通量測量電流電化學產品。先前成立的傳感器的輸出和分析物濃度（校準曲線）之間的關系可以定量的分析物。
酶的作用酶是自然的催化劑。本文由對照品網整理通過所有的催化劑一樣，它們增加的反應達到平衡的速率，通過提供一個低活化能的反應途徑。他們通常在pH值接近中性，在溫和的溫度下，不產生副產品，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。它們也是立體選擇性和立體專一性。這些特點導致酶在分析應用中頻繁使用。
幾個千酶已經被分離，和幾百市場上可以買到。它們進行分類，它們催化的反應。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??切相關的電化學過程，他們的營業(yè)額是最容易觀察到的電化學檢測。
像所有的蛋白質，酶，氨基酸鏈折疊成特定的三維結構。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，輔基作為臨時陷阱電子或電子空缺。
假體的基團可以是附近的酶的蛋白質的結構內表面或深。在后者的情況下，被困的電荷不容易轉移到電極。根據Marcus理論，這是用來解釋電化學反應速率，電子傳遞隨距離呈指數衰減。因此，電極的中心100-kD蛋白的活性位點附近的電子轉移是極不可能的。
從生物學的角度來看，隱瞞朝著一個特定的合成或降解途徑的選擇性靶向或氧化還原反應活性部位往往是必要的。用于電化學生物傳感器的應用，然而，電子轉移的難度進或運出的活性位點，構成了真正的問題。調解器能夠訪問的活性位點經常被用來協(xié)助的酶活性的轉導，轉化為可測量的電流響應。
安培檢測6電化學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測量在一個工作電極（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）。恒電位是一個簡單的電子電路，可以使用電池，兩個運算放大器和幾個電阻。所施加的電位是一種電化學驅動力所引起的氧化或還原反應。參比電極的電位被很好地定義通過平衡，如下面的反應：
提供氯 的濃度是固定的，隨后的反應將產生一個穩(wěn)定的電位。
數學電流響應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，n為轉移的電子的數量。該反應的速率取決于在電極表面的電子轉移的速率和分析物的質量傳輸。
與大多數的氧化還原反應中，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，反應達到的速率是有限的反應物的質量傳輸到電極的地步。當在電極表面的反應是足夠快的，電極上面的分析物的濃度為零時，達到最大的整體的反應速度。這個整體的速率是有限的傳質的速率，由下面的公式給出：
的dC / dx是電極表面的磁通的C（電活性物質），A是電極面積，D是擴散系數。質量傳輸到電極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）的酶產生的電活性成分是復雜的。通過擴散層的酶，酶的活性，分析物擴散的產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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