Polymeric Membrane Ion-Selective Electrodes for Potentiometric Biosensing

随着聚离子选择性电极和低检出限聚合物膜离子选择性电极发现，离子选择性电极的发展取得了新的突破，形成一个新的发展浪潮。近年来，生命分析化学是分析化学学科当前最有活力的新生长点。研究者不断探索，以期发展高灵敏度、高选择性、活体、实时、在线、高通量分析检测方法和技术。离子选择性电极具有体积小、携带方便、能耗小、成本低等优点，适合于实际应用。近来，离子选择性电极在生物传感中的应用逐渐受到重视。本研究以酶、抗原/抗体、核酸适体为识别分子，探索将离子选择性电极作为换能器传导信号，发展新的电位传导模式，构建新型电位型生物传感器。本文涉及聚合物膜离子选择性电极在酶生物传感、免疫分析、核酸适体生物传感三方面应用研究，具体内容如下： 1.发展了阳离子选择性电极可控释放底物离子的酶生物传感器。以o-β-环糊精为离子载体构建丁酰胆碱离子选择性电极用于底物原位释放和检测，实现了丁酰胆碱酯酶活性无试剂化检测。样品溶液中的丁酰胆碱酯酶水解电极界面层渗出的底物阳离子产生电极电位变化。以0.01 M丁酰胆碱为内充液的聚合物膜电极实现了丁酰胆碱酯酶活性的检测，测量线性范围为0.0075-0.15 U mL-1。该方法亦能够用于丁酰胆碱酯酶抑制剂如有机磷农药的检测。以对硫磷为例，农药浓度与其对丁酰胆碱酯酶的抑制率在0.05-0.5 ng mL−1范围内成比例，电极检出限0.03 ng mL−1。由于离子通量可控，电极灵敏度可进一步提高，线性范围可进一步拓宽。 2.发展了阴离子选择性电极可控释放底物离子的酶生物传感器，实现了碱性磷酸酯酶活性检测。本章详细讨论了电极产生最佳电位响应时酶底物需要符合的条件。此外，依据底物和产物电极电位响应的差别，本文采用酶促反应产物去离子化、酶促反应产物亲脂性变化两种思路筛选底物。以0.1 M对硝基苯磷酸酯为内充液的聚合物膜电极实现了碱性磷酸酯酶活性的电位测定，电极响应的线性范围为0.01-0.10 U mL-1，检出限为0.008 U mL-1。 3.提出了电流驱动底物离子可控释放技术，实现了酶活性以及酶抑制剂的电位传感。电流能够精确控制丁酰胆碱阳离子在聚合物膜离子选择性电极表面的渗出。电极表面渗出的底物离子能够与溶液中或者聚合物膜电极表面固定的丁酰胆碱酯酶发生反应，电极产生电位信号，实现溶液中酶活性、固定化酶活性以及酶抑制剂的快速测定。采用宏命令控制计时电流和计时电位法模式转换，在控制底物释放的同时获取电位信号（如零电流条件电极电位和电流调控底物释放电极电位）。电极上施加等同开路电位的恒电位，使电极在较短的时间内完成界面的更新，实现电极的循环使用。电极表面固定丁酰胆碱酯酶，实现有机磷农药敌敌畏的无试剂化的检测，线性范围0.1-100 ng mL-1，检测限为0.05 ng mL-1。采用酶的复活剂（如碘代解磷定）实现了农药抑制酶的复活和电极的重复使用。 4.发展了基于电流驱动底物离子释放的酶免疫分析方法。在该方法中，羧基化的电极表面固定抗体，电流驱动聚合物膜离子选择性电极原位产生和实时检测底物离子。以碱性磷酸酯酶标记抗体和乙酰胆碱酯酶标记抗体产生免疫分析信号，夹心免疫法测定人IgG。该电位免疫分析方法简单，为酶免疫分析提供了光学方法外新的可行性选择。 5.发展了一种电位型免标记、免固定化的核酸适体传感器。以核酸适体作为识别分子，聚阳离子鱼精蛋白作为指示离子，聚阳离子选择性电极实现核酸适体滴定分析信号高灵敏传导。靶分子与核酸适体作用后，改变核酸适体的构型，从而改变了核酸适体和鱼精蛋白的相互作用，滴定曲线或者电位发生改变，据此实现了靶分子均相溶液中快速检测。本研究以对三磷酸腺苷特异性识别的27-mer核酸适体为模型，利用滴定法，该核酸适体传感器能够实现0.5 μM 三磷酸腺苷的测定。本研究进一步将计时电位和计时电流技术相结合，提出了一种新的基于电流调控聚离子释放的聚合物膜离子选择性电极生物传感模式，实现电极的循环使用。该方法实现了子宫颈癌细胞中三磷酸腺苷的检测。该电位型免标记、免固定化核酸适体生物传感方法具有通用性，能够用于其它引起核酸适体构象变化，如形成“G”型结构或者打开DNA“发卡”结构的靶分子检测。 6.发展了一种电位型核酸酶和羟基自由基损伤单链DNA检测的生物传感器。采用以鱼精蛋白-DNA复合物为底物的直接法和以DNA为底物的间接滴定法两种测量模式，实现了核酸酶和羟基自由基损伤DNA检测。该方法具有通用性，通过设计底物DNA序列中的酶切位点，能够实现其它核酸酶的检测。该方法可作为高通量筛选核酸酶、活性氧以及对其起抑制作用药物的平台。 7.发展了基于银离子调控探针构象变化用于三磷酸腺苷检测的电位型生物传感器。本方法中，银离子选择性电极用于原位产生和检测银离子。设计探针中部含有靶分子特异性结合的DNA序列以及末端富含胞嘧啶的序列。错配的胞嘧啶能够选择性地络合银离子，形成稳定的C-Ag+-C复合体，造成电极表面银离子的量减少，电极电位降低。当溶液中存在靶分子时，靶分子与DNA序列中特异性碱基序列相互作用，探针无法形成稳定的C-Ag+-C复合体，增加了电极表面银离子的浓度从而改变银离子选择性电极电位响应。通过设计DNA序列中靶分子特异性识别碱基序列，该方法能够实现其它目标物的检测

Method and device for detecting ammonia nitrogen by using all-solid ammonia nitrogen sensor

本发明涉及全固态氨氮传感，是一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置。传感器由氨气敏电极、参比电极和电位测量仪组成，其中，氨气敏电极为电极基地的底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜、水凝胶层和防水透气膜。本发明采用水凝胶作为电极的内充液，水凝胶的作用是固定内充液，提高电极的稳定性。在水凝胶的作用下，电极的内充液得到进一步固定，通过透气膜进入到电极内充液的氨气可以在内充液中快速的转换成铵离子，从而使电极达到较快的响应

Applications of electrochemical sensing technologies in marine environmental monitoring

近年来，海岸带环境保护已经引起全球广泛关注.开展近岸海域环境监测能够为海洋环境保护、资源利用和可持续发展提供科学决策依据和技术支撑.随着微电子、材料加工和计算机技术的快速发展，以及新原理、新技术、新材料和新工艺广泛应用，电化学传感器在微型化、集成化、智能化等方向得到快速的发展，多种电化学传感器不断涌现并进入实际应用.本文以应用于海洋环境监测的电化学传感器为主体，按照检测对象的不同，对电化学传感技术在海洋监测中的应用加以综述，探讨其未来发展趋势

A detection two chlorine three (1, 10-O-II nitrogen mixed Philippines ) ruthenium (II) the potential sensor and its detection method and application

本发明涉及传感器，具体地说是一种检测二氯三(1, 10 邻二氮杂菲)钌(Ⅱ)的电位传感器及其检测方法和应用。电位传感器包括工作电极、参比电极和电位测定仪，电位测定仪通过导线分别连接工作电极和外参比电极，工作电极和外参比电极插入盛有检测液的检测池中，工作电极底部粘附有聚合物敏感膜，检测池中设有具有扰动溶液作用的动力装置；本发明提供的用于检测二氯三(1, 10 邻二氮杂菲)钌(Ⅱ)的电位传感器灵敏度高、选择性高，同时该电位传感器能够用于基于DNA的生物传感；基于DNA的生物传感可通过选择不同的核酸适体，能够实现不同靶分子的检测，检测时能够与循环等温链置换聚合反应和杂交链式反应及纳米材料放大技术相结合，进一步提高检测的灵敏度、选择性

一种检测二氯三(1,10-邻二氮杂菲)钌(Ⅱ)的电位传感器及其检测方法和应用

本发明涉及传感器，具体地说是一种检测二氯三(1,10-邻二氮杂菲)钌(Ⅱ)的电位传感器及其检测方法和应用。电位传感器包括工作电极、参比电极和电位测定仪，电位测定仪通过导线分别连接工作电极和外参比电极，工作电极和外参比电极插入盛有检测液的检测池中，工作电极底部粘附有聚合物敏感膜，检测池中设有具有扰动溶液作用的动力装置；本发明提供的用于检测二氯三(1,10-邻二氮杂菲)钌(Ⅱ)的电位传感器灵敏度高、选择性高，同时该电位传感器能够用于基于DNA的生物传感；基于DNA的生物传感可通过选择不同的核酸适体，能够实现不同靶分子的检测，检测时能够与循环等温链置换聚合反应和杂交链式反应及纳米材料放大技术相结合，进一步提高检测的灵敏度、选择性

Method and device for detecting organic phosphorus pesticide

本发明涉有机磷农药检测，具体是一种有机磷农药的检测方法及其装置。具体将离子选择性电极插入测量池中，以电极检测时渗出的内充液作为底物，产生对照信号；再将电极插入盛有丁酰胆碱酯酶和标准农药的测量池中，以电极检测时渗出的内充液作为底物，产生标准信号；再以标准信号和对照信号的电位差得标准曲线；最后将电极插入盛有丁酰胆碱酯酶和待测样品的测量池中，以电极检测时渗出的内充液作为底物，产生样品信号；通过电位差即得待测有机磷农药的浓度。装置为：电极内盛有丁酰胆碱内充液，内参比电极插入其中，电极底部黏附聚合物敏感膜。本发明电极内充液能不断渗出，在电极表面原位产生酶的底物，无需手工加入底物，操作简便，避免误差

电化学传感技术在海洋环境监测中的应用

近年来，海岸带环境保护已经引起全球广泛关注.开展近岸海域环境监测能够为海洋环境保护、资源利用和可持续发展提供科学决策依据和技术支撑.随着微电子、材料加工和计算机技术的快速发展，以及新原理、新技术、新材料和新工艺广泛应用，电化学传感器在微型化、集成化、智能化等方向得到快速的发展，多种电化学传感器不断涌现并进入实际应用.本文以应用于海洋环境监测的电化学传感器为主体，按照检测对象的不同，对电化学传感技术在海洋监测中的应用加以综述，探讨其未来发展趋势

A light-sensitive film of the polymer electrochemical detection method and device thereof

本发明涉及聚合物敏感膜离子选择性电极，具体地说是一种光控的敏感膜电化学检测方法及其装置。依据光照前后聚合物膜离子选择性电极底部聚合物敏感膜中电中性电解质材料内光敏染料的降解、释放离子交换剂，使得待检测物进入膜内产生变化，实现对待测离子的测定；其中，聚合物敏感膜中电中性电解质材料为光致交换剂或由离子交换剂和光敏染料组成的混合物；所述离子交换剂和光敏染料按物质的量比为1 : 1‑1 : 5混合。本发明光调控离子进入敏感膜相，在电极表面产生电位响应，能够实现恒电位库伦分析的直接检测，操作简便，方法灵敏度较高

一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置

本发明涉及全固态氨氮传感，是一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置。传感器由氨气敏电极、参比电极和电位测量仪组成，其中，氨气敏电极为电极基地的底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜、水凝胶层和防水透气膜。本发明采用水凝胶作为电极的内充液，水凝胶的作用是固定内充液，提高电极的稳定性。在水凝胶的作用下，电极的内充液得到进一步固定，通过透气膜进入到电极内充液的氨气可以在内充液中快速的转换成铵离子，从而使电极达到较快的响应

The present invention relates to a universal potential type microelectrode sensor and its preparation and application

本发明涉及电位型微电极传感器，具体的说是一种具有普适性的电位型微电极传感器及其制备和应用。传感器为一端尖端的选择性微电极；微电极内插入导电材料，且由尖端处依次填充离子选择性敏感膜与固体传导材料的混合层、固体传导材料层和密封层。本发明中多孔碳材料即作为离子电子传导层，亦作为膜的负载体，所研制的敏感膜传感器具有制作简便、灵敏度高、成本低、易于小型化等优点。此外，与已有的液体膜微电极相比，该固体接触式敏感膜微电极具有响应速度快、稳定性好、寿命长等优点，且可实现单细胞，植物根系，以及沉积物中多种离子的现场原位分析，为实现实时监测环境过程、环境毒理等离子变化通量提供了新思路