山东省生物传感器重点实验室

一 概况 山东省生物传感器重点实验室的前身为山东省科学院生物研究所生化研究室，是专门研发固定化酶生物传感分析仪的研发机构，自1983年建所以来一直从事生物传感器的研究工作。1986年研制成功基于溶氧电极的葡萄糖测定仪。1989年研制成功的基于过氧化氢电极的血乳酸测定仪，

生物传感器在纤维素乙醇测定中的应用

为探讨生物传感器在纤维素乙醇测定中的应用,采用乙醇生物传感器分析仪对发酵液中的纤维素乙醇含量进行测定,分析其特点、规律。结果:乙醇生物传感分析仪线性关系良好,线性范围为0.2～20.0mg/100mL,回归方程为:Y=5.00225X+0.72273,R=0.99976;对乙醇的检测快速而准确,检测时间为20s,回收率为99.3%～100.4%;与气相色谱方法、酒精计法相比较,差异不显著(P>0.05);专一性强,且仪器重现性和稳定性较好,检测灵敏度高,检测下限为0.2mg/100mL。乙醇生物传感分析仪用于纤维素乙醇检测,具有检测精度高、速度快(20s)、稳定性好、使用成本低等优势,有望代替酒精计、气相色谱仪等,成为检测纤维素乙醇含量的新方法、新手段。

生物传感器法快速测定酒中的乙醇含量

利用酶固定化技术,制备乙醇生物传感器,并用其测定酒中乙醇含量。结果表明,生物传感器法测定酒中乙醇含量快速而准确,检测时间为20 s,回收率为99.3%～101.2%,相对标准偏差为0.97%～1.50%;检测灵敏度高,检出限为1 mg/100 mL;与气相色谱法、密度瓶法相比较,差异不显著(P>0.05);且具有操作简单、成本低廉、专一性强等优势,有望成为酒类乙醇含量测定的新方法、新手段。

葡萄糖生物传感器研究进展

总结了葡萄糖生物传感器研究的发展过程;阐述了第一代经典葡萄糖酶电极、第二代传递介体传感器及第三代直接传感器的原理和特性,并介绍了其它类型的葡萄糖传感器技术及产品。最后,总结和展望了葡萄糖生物传感器研究及应用的发展趋势。

我国生物传感器研究现状及发展方向

生物传感器是一个内容广泛、多学科介入和交叉的研究领域。本文以固定化酶传感器为重点,对我国生物传感器技术现状和特点进行了总结。在生物活性元件的种类、固定化策略和推广应用方面进行了分析,指出影响我国生物传感器实用化进程的主要问题是传感器酶品种缺乏、稳定性差以及检测底物范围受限等。以此为基础,在酶分子元件、生物电子器件、传感器制造技术及市场开发等几个方面,对今后发展重点和方向进行了探讨,建议加强新型酶分子元件、生物电子器件的标准化和分析系统的集成技术研究。

用辣根过氧化物酶生物传感器测定啤酒中的过氧化氢

用一种新型的壳聚糖(CS)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合膜固定辣根过氧化物酶(HRP),以乙二醛作交联剂,二茂铁(Fc)作媒介体,制备过氧化氢生物传感器。采用循环伏安法对该传感器的性能进行研究。结果表明,传感器在H2O2浓度为3.00×10-8～3.00×10-4 mol/L的范围内具有良好的线性相关性。使用SBA-50生物传感分析仪测定啤酒中的H2O2,回收率为97.6%～101.8%。

氨基酸、有机酸发酵过程中的生物传感器

介绍了目前应用于国内氨基酸工业、有机酸工业发酵中的生物传感器。根据其检测原理和主要性能指标与传统检测方法相比具有准确、快捷、节约检测成本、获得在线效益、指导生产的诸多优点。

基于生物传感器的发酵过程在线分析系统研制

基于发酵过程自动优化控制的需求，研制了发酵过程生物传感器在线自动取样分析系统。给出了在线分析系统的分析原理及其结构组成，详细介绍了自动取样、样品稀释及生物传感器信号处理的方法。系统可以实现对葡萄糖、乳酸和谷氨酸等重要生化参数的自动取样分析，并把分析结果通过485接口或4～20mA模拟接口发送到发酵控制器，为发酵控制提供生化分析数据。用葡萄糖标准样品作为发酵液对实验样机进行了测试，结果表明在线分析系统具有较高的分析精度，可以满足发酵过程分析的需求。

复合酶膜生物传感器差分法检测牛乳中乳糖的含量

采用生物传感器差分法,将半乳糖苷酶和葡萄糖氧化酶组成的复合酶以及葡萄糖氧化酶固定在过氧化氢双电极上,可同时测定样品中乳糖和葡萄糖的含量。结果表明,乳糖在0.00~1.50 g/L,葡萄糖在0.00~1.00 g/L内生物传感器法测定乳糖的线性良好,稳定性好,相对标准偏差为1.49%,加标回收率为95%~105%,本方法与高效液相色谱法比较,测定结果无明显差异(P>0.05)。因此,建立的复合膜生物传感器差分法可用于牛奶中乳糖的检测。

生物传感器对柠檬酸发酵过程中生化参数的快速测定

应用发酵过程控制专用生物传感器总糖、还原糖和柠檬酸测定仪实现了对柠檬酸发酵过程中的关键生化参数总糖、还原糖及柠檬酸含量的快速测定,为柠檬酸发酵过程的优化控制提供了关键生化参数分析手段。

长周期光纤光栅在生物和化学传感器领域研究进展

长周期光纤光栅自1996诞生以来,人们对其开展了广泛的研究,其应用尤其是在传感领域中有了很大的进展。本文主要论述了近十几年来长周期光栅在化学和生物检测方面研究的进展和应用,并对其应用前景作了展望。

生物传感器法测定麦芽汁中赖氨酸含量的研究

本研究利用固定化赖氨酸氧化酶和生物传感器，建立了麦芽汁中赖氨酸含量的测定方法。研究了该方法的线性范围、检出限、最适pH值范围、稳定性及专一性。以大生产麦芽汁为样品，与其它检测方法进行了比较。结果表明，生物传感器法测定赖氨酸含量操作简单而准确，加标回收率为97．41％～103．23％，RSD为2．23％；线性范围为2～100 mg/100 mL，检出限为2 mg/100 mL；稳定性及专一性强，不受其他氨基酸的干扰，能够用于氨基酸种类复杂的麦汁赖氨酸的检测。本方法与氨基酸分析仪、DBL、HPLC等方法相比较，测定结果无显著差异（P＞0．05）。

应用AD7741实现多路电化学生物传感器信号的隔离A/D采样设计

应用AD7741设计了一款电化学生物传感器的前置电路,给出了多路前置用AD7741进行信号隔离的A/D采样方案,提供了对多路信号进行分时隔离A/D采样的程序控制流程和对A/D采样数据的校正处理方法。

生物传感器多指标自动分析系统的应用研究

发酵过程生化参数的检测是实现生产过程自动控制的基础。目前,发酵生产过程的OD、pH、粘度、流量等参数已广泛采用,但仍缺乏关键的生化参数检测方法,特别是对底物、目标产物不能及时检测和控制,生产过程大多仅停留在经验法则,缺乏过程分析的理论指导[1]。研究和开发新型生化传感器,扩大生化信息的来源,已成为发酵生产中急需解决的关键技术之一。

生物传感器测定宝石-卡本内特干红葡萄酒苹果酸-乳酸发酵过程中L-乳酸含量

苹果酸是葡萄酒中重要的有机酸之一，其生理代谢比较活跃，易被微生物分解利用，在葡萄酒酿造工艺中起关键作用。葡萄酒的苹果酸-乳酸发酵（以下简称MLF）是乳酸菌以L-苹果酸为底物，在苹果酸-乳酸酶催化下转变成L-乳酸和CO2的过程。酸味尖刻的二元酸L-苹果酸向酸味柔和的一元酸L-乳酸的转化，使葡萄酒总酸下降，酸涩感降低，使酒体口感酸味柔和协调，果香突出，提高葡萄酒的品质。如果对MLF控制不当，就有可能给葡萄酒带来刺激的酸乳味、苦昧等，还可产生某些挥发性的酚类或生物胺（如组胺、腐胺、尸胺等），

基于氧化铝纳米通道的电化学生物传感器研究

将制备好的氧化铝纳米通道经与3-氨丙基三乙氧基硅烷反应使其表面修饰了氨基后,再在含生物素的缓冲溶液(pH 5.5)中反应12h,制成表面固定了生物素的氧化铝纳米通道,通道孔径约50nm。另取PVC管一段,在其顶端用PVC/THF混合液粘附制备好的聚合物膜,再将上述修饰好的氧化铝纳米通道用有机硅橡胶粘在敏感膜的底部,作为工作电极待用。以生物素-亲和素体系为模型,用经修饰的氧化铝纳米通道为识别载体进行电位法检测,实现了亲和素的检测。亲和素的质量浓度在0.10~0.60mg·L-1范围内与相应的电位变化值之间呈线性关系,检出限(3σ)为0.05mg·L-1。试验结果验证了氧化铝纳米通道电位生物传感器测定生物大分子的可行性。

基于酶电极的乳酸检测生物传感器

乳酸(C3H6O3),又名2-羟基丙酸、丙醇酸,属于羟基酸的一种。乳酸在食品工业、临床医学、生物技术等行业具有极其重要的意义,因此如何高通量检测不同样品中的乳酸成为目前业界研究的重点。传统乳酸检测方法操作繁琐、费时费力或需要昂贵的检测设备,乳酸生物传感器可以克服这些限制,不需要样品制备,能够快速、简便、可靠地定量测定食品或血浆中的乳酸,具有广阔的应用前景。乳酸酶电极生物传感器主要有两种类型——基于L-乳酸氧化酶(L-LOD)和L-乳酸脱氢酶(L-LDH)的乳酸生物传感器。本文综述了L-LOD和L-LDH结构特征、来源及催化机理,讨论了改善基于酶电极的乳酸传感器性能的3种策略(电极材料改造策略、酶固定化策略、酶分子工程改造策略),还根据用于制造乳酸生物传感器的不同载体包括膜、透明凝胶基质、水凝胶载体、纳米颗粒等对乳酸生物传感器进行了归类分析,最后本文将目前商品化应用的酶电极乳酸生物传感器特点进行了对比总结讨论,阐述了乳酸生物传感器的未来应用方向,并对未来发展前景进行了展望。

长周期光栅生物传感器研究进展

长周期光纤光栅是对周围环境比较敏感的一种无源光学器件,由于其具有无后向反射、对折射率灵敏度高、体积小、易于集成化、不受电磁干扰、耐酸碱腐蚀、不需要参比电极等诸多特点,在折射率传感领域备受关注。自从2000年Bentley研究组第一次将长周期光纤光栅用于抗原的检测以来,经过十余年的发展,长周期光栅在生物物质的检测方面取得了很大的进展,已被用于抗原抗体、细菌病毒、蛋白质、DNA、酶及核酸等诸多生物物质的检测。本文对长周期光纤光栅近年来在生物传感领域的研究进展和应用进行了总结和评述,并对长周期光纤光栅在生物物质检测方面的未来发展趋势做了展望。

电流型酶电极生物传感器抗可逆抑制剂干扰的测定方法

电流型酶电极生物传感器在工业领域的应用中经常会遇到酶活性抑制剂干扰问题,在存在酶活性抑制剂的环境下,用酶电极生物传感检测,分析结果会显著偏低。根据电流型酶电极生物传感器的检测原理,设计了一种抗抑制剂干扰的测定方法,传感器正常定标完成后,先按正常方法进行测定,然后用样品加标样进行第二次测定,两次测定具有相同的酶抑制剂环境。通过两次测定结果比较,算出第二次测定所加标样的响应结果,计算出抑制剂对酶活的抑制系数,最终通过第一次测定结果和抑制系数计算出样品中待测物的浓度。这种测定方法能有效消除酶抑制剂对分析结果的影响,拓展酶电极生物传感器在工业领域中的应用范围。

血乳酸生物传感器在新冠肺炎诊疗中的应用探讨

新冠肺炎(COVID-19)疫情爆发已造成严重危害,对新冠肺炎进行快速诊断和实施精准治疗是目前面临的重大挑战。对近年来血乳酸指标在肺炎临床中的应用及血乳酸生物传感器方法学进行了回顾,提出血乳酸水平或血乳酸清除率是新冠肺炎病情分层、治疗效果评估和判断预后的重要指标。其中POCT(即时检验)血乳酸生物传感器快捷、经济、可靠,可实现临床患者或个人(家庭)血乳酸快速和连续的检测,有利于新冠肺炎病情严重度分层和治疗效果评估,也可使患者及时识别自身状况,解除心理顾虑,促进机体康复。