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浅论电分析化学在生命科学中的应用

作者:原创论文网 时间:2018-08-17 14:47 加入收藏

  摘要:随着科学技术的发展, 电分析化学在生命科学领域已经得到广泛应用, 电分析化学主要包括微生物电极传感器、细胞电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极传感器、酶电极传感器、电化学DNA传感器等。在生命科学中, 生命现象主要以电荷运动为最基本的过程, 电化学主要是采用导体变化过程将人和动物的代谢过程以及生理现象呈现的科学。下文将简单的概述电分析化学的传感器, 并分析电分析化学在生命科学中的应用。

  关键词:生命科学; 电分析化学; 应用;

生命科学论文 配图

  在上世纪70 年代, 电分析化学由生物学、化学、物理学、电生物学以及电化学等多学科相互交叉融合, 逐渐形成了的一门独立的学科。 电分析化学的研究内容主要包括生物传感器和化学传感器, 电分析化学采用生物活性物质与各种固态物理传感器相结合, 形成一种高端的检测仪器, 这种仪器在生命科学领域中应用, 灵敏度较高, 而且检测相当准确。 在生命科学领域中, 电分析化学是一门最基础的相关学科, 能够为生命科学提供更多的服务。 例如, 采用电化学中生产的燃料电池在氧化和还原过程能够模拟人体细胞代谢以及细胞功能, 同时, 电分析化学能够广泛的应用到心电图、脑电图等仪器中, 将模拟生物体内器官的生理规律及其变化过程。 因此, 电分析化学广泛应用在生命科学领域中, 对生命科学的快速发展具有重要的意义。

  1 电分析化学的概述

  电分析化学的研究内容主要分为生物传感器和化学传感器, 微生物电极传感器、细胞电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极传感器、酶电极传感器、电化学DNA传感器。

  1.1 微生物电极传感器

  微生物电极传感器主要采用细菌和酵母菌作为敏感材料, 将敏感材料固定在电极表面, 形成微生物传感。 它能够有效的识别含有酶的分子, 对有机物具有同化作用, 通过检测能够提高氧的吸附活性, 进而测定有机物的浓度, 同时, 微生物传感器也广泛应用在食品检验和发酵工程以及医疗卫生领域, 使微生物电极传感器能够进一步得到发展。

  1.2 电化学免疫传感器

  由于抗体对抗原具有一定的识别和结合特性, 因此电化学免疫传感器能够利用这一特性经过组合形成的检测装置, 电化学免疫传感器能够将抗体与相应的抗原结合, 产生的反应信息直接转变为电信号, 早期妊娠以及原发性肝癌的诊断采用电化学免疫传感器, 具有较高的诊断灵敏性和准确性, 同时电化学免疫传感器能够测定人体的血清蛋白含量、胰岛素含量等。

  1.3 细胞、酶、组织电极传感器

  直接采用动植物的细胞或者组织薄片作为敏感元件被称作组织细胞电极传感器, 主要利用动植物组织中的酶进行传感, 在制作方面比较容易, 材料的选取较方便, 制成后能够长时间的使用, 动物的组织电极主要有动物的肝肾组织、肠组织、肌肉组织以及胸腺组织。 植物的组织电极主要有植物的根、 茎、叶、花、果等, 植物的组织电极制备操作简单且易保存。

  2 电分析化学在生命科学中的应用

  随着科学技术的发展, 电分析化学在生命科学领域应经广泛的应用, 近年来, 我国电分析化学在生命科学领域应经取得了较大的成绩, 主要表现在: (1) 电分析化学将传统的动植物载体有机合成材料材料逐渐向无机合成材料以及天然材料发展, 这使得电分析化学在材料的获取上更加的便捷; (2) 在电分析化学中将引进众多的高新技术, 例如将纳米技术、基因技术、溶胶以及凝胶技术等广泛应用到生命科学领域的研究中。 能够有效的提高传感器的敏感度和准确度; (3) 在生命科学的发展中, 逐渐加快了电化学电子传输媒介的开发, 使其传输的种类迅速蔓延扩大。在进一步深化过程中, 酶传感器将纳米工艺技术融入材料的固定中, 模拟人体的微环境, 这样能够最大程度的提高酶的生物活性, 从而使传感器的灵敏度和响应电流逐渐提高。

  3 电分析化学在生命科学中的发展方向

  在生命科学领域的发展过程中, 逐渐应用电分析化学, 能够有效的提高电分析化学检测的灵敏性和准确性, 首先, 电化学DNA传感器在应用过程中, 将会由传统的双嵌合剂和三嵌合剂逐渐改进为单嵌合剂, 即在嵌合分子中只有一个基团与DNA分子结合, 提高了检测的准确性。其次, 电分析化学还将会在电极结构上进行优化, 寻求DNA在电极表面固定的新方法, 并逐渐发展成为一种稳定的自组装单分子层修饰电极。 最后, 将电分析化学技术与其他学科技术紧密结合, 互相补充, 发展成为检测更敏感、响应更迅捷、操作更方便的电分析化学传感器, 并将其应用到医学领域、食品卫生领域以及环境监测领域, 逐渐实现电化学传感器的微型化、自动化、智能化。

  4 结语

  随着科学技术的不断更新, 电分析化学在研究过程中将会发生巨大的变化, 这使得电分析化学在生命科学的研究中不仅能够研究人体生命的过程, 同时也将成为挖掘生命过程的有力工具, 总之, 电分析化学在分析生命科学的演变过程, 揭示生命遗传奥秘等研究中发挥着重要的作用, 在电分析化学发展的同时, 不仅促进了生命科学领域的发展, 而且自身也在不断进步。

  参考文献
  [1]秦玉, 樊春海, 黄庆, 陈洪渊.大科学装置同步辐射光源在生命分析化学中的应用[J].中国科学:化学, 2010 (01) .
  [2]张来新.现代有机生物分析的新方法与新技术及在酶化学环境科学等测检方面的应用[J].应用化工, 2012 (04) .
  [3]张来新.现代有机与生物分析在医学临床监测及生命科学中的应用[J].应用化工, 2012 (03) .

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