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比色生物傳感器的研究現狀

來源 : www.ztmjt.com   發布時間 : 2014-07-17
  比色生物傳感器比色生物傳感器是以生成有色化合物的顯色反應為基礎,通過比較或測量有色物質溶液顔色深度來确定待測組分含量的方法。在重金屬離子檢測中,近年最常用的顯色物質為金屬納米顆粒,尤其是Au納米顆粒(Aunanoparticles,AuNPs)。AuNPs是尺寸為1~100nm的Au顆粒,由于其具有高摩爾消光系數、獨特的局部表面等離子共振特性和易于表面功能化等優點,被廣泛地應用于比色傳感中。
  以生物分子或有機小分子作為識别分子根據含有巯基、羧基、氨基的生物分子與Pb2+存在配位絡合作用,利用Au-S鍵或Au-N鍵固定或吸附在AuNPs表面,制成Pb2+比色生物傳感器。如谷胱甘肽(glutathione,GSH)含有2個羧基和1個氨基,可以和Pb2+結合。ChaiF等人用GSH修飾AuNPs,加入Pb2+後,由于Pb2+和GSH結合,AuNPs迅速聚集,溶液顔色從紅色變為藍色,其檢測下限為100nmol/L。木瓜蛋白酶含7個半胱氨酸殘基,可以和Hg2+,Pb2+,Cu2+結合,GuoY等人用木瓜蛋白酶修飾的AuNPs設計了一種同時檢測Hg2+,Pb2+,Cu2+的比色生物傳感器,該方法對這3種離子的檢測下限均達到500nmol/L,不過需要指出的是,該方法難于實現單一離子的檢測,且靈敏度有待提高。有機小分子也常被用作Pb2+的識别分子,如YoosafK等人根據沒食子酸(gallicacid,GA)的酚羟基可以和Pb2+發生配位結合,利用GA修飾的AuNPs檢測Pb2+。該傳感器用GA做還原劑将氯金酸中的Au3+還原成Au0生成GA修飾的AuNPs,避免了檸檬酸還原法制備AuNPs時加熱煮沸等耗時的步驟,該傳感器的檢測下限為5nmol/L。此外根據Pb2+在堿性溶液中易生成Pb(OH)3-,可以與羧基較強的結合,GuanJ等人用檸檬酸修飾的AuNPs,在pH為11.2時,對Pb2+進行檢測。此時溶液中羟基濃度增加,抑制了其他離子和檸檬酸中羧基的結合,從而實現對Pb2+的特異性檢測,其檢測範圍為0.2~15μmol/L。
  以生物分子或有機小分子作為識别分子的Pb2+比色生物傳感器雖然在靈敏度上滿足了實際應用的要求,但大多數還存在選擇性差的問題。由于DNA具有如高親和力、易于合成、化學穩定性,能快速固定在固體表面等優點,近年來提出了以DNA作為識别分子的Pb2+比色生物傳感器。如“8-17”DNAzyme(包括酶鍊和基底鍊),Pb2+可以和酶鍊特異性結合,激活酶鍊的活性,裂解基底鍊(含活性酶鍊的切割位點)。LiuJW等人以“8-17”DNAzyme作為識别元件、以AuNPs作為傳感元件設計了一種Pb2+比色生物傳感器。“8-17”DNAzyme通過基底鍊兩端和AuNPs表面修飾DNA片段的堿基配對,使AuNPs聚集;當加入Pb2+時,DNAzyme的基底鍊被裂解,酶鍊釋放,從而導緻AuNPs分散,顔色從藍色變成紅色。該方法檢測下限為100nmol/L。利用DNAzyme存在着2個缺點:冗長的分析時間和所需系統溫度的改變。此外,莫志宏等人利用Pb2+與富含G的核苷酸序列形成穩定的Pb2+-G-四聯體結構,将富含G的核苷酸序列修飾到AuNPs表面,設計了一種Pb2+傳感器。當加入Pb2+時,AuNPs表面的核苷酸形成了G-四聯體結構,導緻AuNPs聚集,溶液變色。該方法檢測下限為20nmol/L,但是其選擇性不好,易受Hg2+的幹擾。與其他方法相比,比色生物傳感器的最大優勢在于檢測結果隻需要裸眼觀察,不需要其他先進的配套儀器,操作簡單,因此,吸引了衆多研究者的目光。

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