文档介绍：关于生物电分析化学
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一、引言
今日的生物电分析化学已经涉及到不同领域的生物学问题，主要是：
（1）在生物体内进行的绝大部分化学反应都是氧化还原反应，例如为生命所需（营养、组织生长、再生）进行的新陈roxylase)、触酶(Catalase)等几种。通常根据其非朊基基团(活性中心)又可分为含黄素(Flavin)类活性中心酶和含醌(Quinone)类活性中心酶两类。黄素(Flavin)类酶包含约80种酶（如：葡萄糖氧化酶和黄嘌呤氧化酶），其活性中心分别为黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavine adenine dinucleotide, FAD)或黄素单核苷酸 (Flavin mononucleotide, FMN)，其中绝大多数是FAD型酶。
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FAD氧化还原中心的氧化还原反应过程，醌类酶的活性基团是吡咯并喹啉醌 。
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许多氧化还原酶的酶促反应都有一种辅助底物(Co-substrate)的参与。这类物质包括O2、H2O2、ATP、NAD+/NADH及NADP+/NADPH，起着电子受体的作用。与酶对其主要底物的高选择性不同，酶促反应对辅助底物的选择性很低，因而可以用具有良好电化学性能的人工合成试剂(如电子媒介体和中继体)代替辅助底物，从而获得期望的目的。正由于这些特征，氧化还原酶被广泛用来制备安培型生物传感器。
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2. 生物传感器的发展
根据酶与电极间电子转移机理,大致可将酶安培生物传感器分为三代：
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第一代生物传感器
第一代生物传感器是基于检测酶促反应产物(如：过氧化氢、NADH)的生成或辅助底物(如氧分子)的消耗来实现对底物的测定(图1-6A)，因而据此可分为氧检测型、过氧化氢检测型、NADH检测型等三种。
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第一代生物传感器具有如下局限性：
i)响应信号与氧浓度关系较大，氧分压的变化会对酶电极产生明显影响；
ii)氧分子也是氧化酶的底物，当溶解氧的浓度不是很高时，难以对高浓度底物进行测定，从而导致线性范围过于狭窄；
iii)酶促反应产生的过氧化氢浓度高时会使酶活性降低很多；
iv)过氧化氢的测定通常在较高电位(一般在600mV左右)下进行，许多还原性电活性物质会被氧化而产生干扰信号；
v) NADH的氧化需要很高的过电位及氧化产物会对电极表面发生聚合而毒化生物传感器。这些缺点限制了第一代生物传感器的进一步推广和应用，于是导致了第二代传感器的发展。
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b) 第二代生物传感器
在第二代酶安培生物传感器中，一个人工合成的电子受体，即媒介体被用来代替天然受体来传递酶电极间的电子。电子媒介体是一种低分子量的具有氧化还原电对的分子，媒介体首先与酶的还原态反应，然后扩散到电极表面发生快速的电子转移。其电极反应过程如下：
S + Eox = P + Ered
Ered + Mox = Eox + Mred
Mred = Mox + ne-
其中Mox、Mred分别为媒介体的氧化态和还原态。
diffusional mediator
Immobilization
mediator
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与第一代传感器相比，媒介体生物传感器主要优势在于：
(i)测量受氧影响小；
(ii)酶电极的工作电位由媒介体的氧化电位调节，即可以在较低电位下检测以避免其它物质的干扰。
早先是一些水溶性的无机或有机化合物如铁氰化物和醌用来作为电子媒介体。
近年来应用比较多的电子媒介体有二茂铁及其衍生物、四硫富瓦烯类、TCNQ类、有机导电盐类、醌类、铁/亚铁氰化物类等
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例:介体葡萄糖传感器的制备
PVI-PAA-Os/GOD复合膜的最佳成膜条件是:
PVI-PAA-Os： mg mL ‑1
GOD ： mg mL ‑1
阶跃电位： V (2s)和- V (2s)
阶跃次数：35次。
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PVI-PAA-Os/GOD膜共沉积机理
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生物复合膜的电化学特性
CV of a PVI-PAA-Os/GOD film .
Potential scan rate: 5, 10, 20, 50,100, 200 mV s-1
Ep no change
Ip υ
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复合膜对葡萄糖的电催化
a) No glucose
b) 10 m