第1章 NO电化学传感器 1
1.1 前言 1
1.1.1 NO在生命科学中的重要意义 1
1.1.2 生理学中NO的检测方法 1
1.1.3 电化学传感器测定NO的优点 1
1.2 电化学传感器检测NO的原理 2
1.3 NO检测电极的构造 2
1.3.1 Clark型NO电极 2
1.3.2 碳纤维修饰NO微电极 4
1.3.3 集成化NO微电极 4
1.3.4 其它NO电极 5
1.4 NO电极的标定 6
1.4.1 采用NO标准溶液法标定NO电极 6
1.4.2 基于SNAP分解法标定NO电极 6
1.4.3 基于化学生成NO法标定NO电极 7
1.5 NO电极的表征 8
1.5.1 灵敏度和检测限 9
1.5.2 选择性 9
1.5.3 响应时间 9
1.5.4 温度和pH对NO电极的影响 10
1.6 NO电极的应用 10
1.7 结论及展望 17
1.8 致谢 17
1.9 参考文献 17
第2章 农药生物传感器 24
2.1 前言 24
2.1.1 农药生物传感器的必要性 24
2.1.2 农药生物传感器的发展现状 25
2.1.3 农药生物传感器的展望 25
2.2 生物催化剂在农药生物传感器中的应用 25
2.2.1 酶在农药生物传感器中的应用和特性 25
2.2.2 酶固定化方法在农药生物传感器中的应用 26
2.3 基于酶的生物传感器 27
2.3.1 农药检测原理 27
2.3.2 基于农药对酶活性抑制作用的生物传感器 27
2.3.3 基于酶催化作用的生物传感器 29
2.3.4 流动注射生物传感器 30
2.3.5 酶的再活化 31
2.4 农药免疫传感器 32
2.4.1 农药免疫传感器的检测方法 33
2.4.2 农药免疫传感器的类型 33
2.4.3 农药免疫传感器的再生 37
2.5 基于全细胞和细胞组织的农药传感器 38
2.6 主要干扰物和样品预处理 39
2.7 结论 39
2.8 致谢 40
2.9 参考文献 40
第3章 葡萄糖电化学生物传感器 47
3.1 简介 47
3.2 四十年的发展历程 47
3.3 第一代葡萄糖生物传感器 48
3.3.1 氧化还原干扰 48
3.3.2 氧气的影响 50
3.4 第二代葡萄糖生物传感器 50
3.4.1 葡萄糖氧化酶与电极表面之间的电子传递 50
3.4.2 人工介体的使用 50
3.4.3 电子传递中继站装置 51
3.5 体外葡萄糖检测 52
3.6 连续实时体内监测 53
3.6.1 所需条件 53
3.6.2 皮下检测 54
3.6.3 无创葡萄糖检测的趋势 54
3.7 结论与展望 55
3.8 参考文献 55
第4章 离子选择性电极的新进展 58
4.1 前言 58
4.1.1 现状 58
4.1.2 离子选择性电极在生物医学领域的重要应用 59
4.2 传统离子选择性电极 62
4.2.1 工作原理 62
4.2.2 响应特征：选择性和检测限 66
4.2.3 参比电极 69
4.3 新的能量转换原理 69
4.3.1 聚离子选择性电极 69
4.3.2 恒电流控制传感器 73
4.3.3 伏安型离子选择性电极 76
4.3.4 光寻址电位传感器 77
4.4 新型传感材料 78
4.4.1 膜组成 78
4.4.2 固体接触传感材料 82
4.4.3 生物相容性改进 83
4.5 微型化 84
4.5.1 微型化 84
4.5.2 传感器阵列 85
4.6 结论与展望 87
4.7 致谢 87
4.8 参考文献 88
第5章 电化学免疫分析及免疫传感器研究进展 93
5.1 引言 93
5.2 抗体-抗原相互作用 93
5.3 免疫分析及免疫传感器 95
5.3.1 竞争性免疫分析体系 95
5.3.2 非竞争性免疫分析体系 96
5.4 抗体固定模式 98
5.4.1 生物素-（链霉）亲和素相互作用 98
5.4.2 抗体结合蛋白质 99
5.4.3 导电聚合物 100
5.4.4 自组装单层膜 101
5.4.5 抗体片段 103
5.5 电化学检测技术 104
5.5.1 电位型免疫传感器 104
5.5.2 电流型免疫传感器 105
5.5.3 伏安免疫分析 107
5.5.4 阻抗免疫分析及免疫传感器 108
5.6 微流控电化学免疫分析系统 110
5.7 结论 111
5.8 参考文献 111
第6章 超氧化物电化学及生物传感器：原理、进展及应用 115
6.1 超氧化物的化学和生物化学过程 115
6.2 O· 2-生物检测综述 116
6.3 O· 2-电化学及O· 2-电化学传感器 117
6.4 O· 2-电化学传感器 117
6.4.1 除SODS外的酶生物传感器 117
6.4.2 SODS简介 118
6.4.3 SODS电化学 119
6.4.4 基于SOD的O· 2-电化学生物传感器 129
6.4.5 基于SOD的O· 2-微型生物传感器 139
6.5 结论及展望 141
6.6 致谢 142
6.7 参考文献 142
第7章 场效应器件检测带电大分子：可行性和局限性 149
7.1 引言 149
7.2 裸EIS传感器和功能化EIS传感器结构的电容-电压特性 153
7.3 利用大分子自身所带电荷直接检测DNA 155
7.4 免指示剂检测DNA的新方法 158
7.5 利用聚电解质层和合成DNA的检测结果 161
7.6 结论与展望 163
7.7 致谢 164
7.8 参考文献 164
第8章 生物样品中H2S产物的电化学传感器 168
8.1 引言 168
8.1.1 H2S在生命科学中的意义 168
8.1.2 生物样品中H2S的检测 170
8.2 电化学传感器测定H2S的优点 171
8.2.1 电化学 171
8.2.2 多传感器呼吸计量法 173
8.3 H2S极谱传感器的构建 173
8.3.1 常量H2S极谱传感器 173
8.3.2 微型H2S极谱传感器 174
8.4 H2S极谱传感器的校准 175
8.4.1 H2S原液 175
8.4.2 H2S的化学来源 175
8.5 H2S极谱传感器的特点 175
8.5.1 选择性 177
8.5.2 灵敏度 178
8.5.3 检测限 178
8.5.4 稳定性 179
8.5.5 重现性、精密度和准确度 180
8.5.6 线性及动力学响应范围 180
8.5.7 响应时间 180
8.5.8 可靠性（免维护使用期限） 180
8.5.9 生物相容性 180
8.6 H2S极谱传感器在生物样品中的应用 181
8.6.1 H2S生成量的检测 181
8.6.2 H2S消耗量的检测 182
8.6.3 同时检测H2S水平及血管张力 185
8.6.4 血液和组织中稳态H2S水平的检测 185
8.7 结论及发展趋势 186
8.8 致谢 186
8.9 参考文献 186
第9章 免疫传感器的最新进展 189
9.1 前言 189
9.1.1 免疫传感器的一般工作原理 189
9.1.2 免疫传感器在临床分析上的主要性能特点 189
9.2 免疫活性单元的固定 190
9.2.1 基于非共价作用的固定方法 190
9.2.2 基于共价键作用的固定方法 191
9.3 免疫传感器的主要类型 193
9.3.1 电化学免疫传感器 193
9.3.2 光学免疫传感器 196
9.3.3 微重量免疫传感器 198
9.3.4 其它类型免疫传感器 199
9.4 结论及展望 200
9.5 参考文献 201
第10章 用于体内pH测定的微电极 209
10.1 引言 209
10.1.1 体内pH测定的重要性 209
10.1.2 体内pH的测定技术 210
10.1.3 用于pH测定的微电极的优点 211
10.2 pH微电极的表征 211
10.2.1 pH和pH测定 211
10.2.2 pH微电极的校正曲线和线性响应斜率 212
10.2.3 灵敏度 213
10.2.4 响应时间 213
10.2.5 重现性／准确度 214
10.2.6 选择性 215
10.2.7 稳定性和可靠性 215
10.2.8 生物相容性 215
10.3 用于pH测定的微电极的制作 216
10.3.1 玻璃pH微电极 216
10.3.2 聚合物膜pH微电极 217
10.3.3 硅pH微电极 218
10.3.4 金属／金属氧化物pH微电极膜 220
10.3.5 Ag/AgCl微参比电极 222
10.4 pH测量的先进微电极系统 224
10.4.1 全固态pH微电极 224
10.4.2 芯片实验室用pH微电极 225
10.4.3 用于pH成像的微电极阵列 226
10.4.4 用于体内pH连续记录的微电极 228
10.4.5 植入型pH微电极 228
10.4.6 无线pH测量系统 229
10.5 pH微电极在体内的应用 230
10.5.1 体内pH的测量 230
10.5.2 血液中pH的测量 230
10.5.3 大脑内pH的测量 231
10.5.4 心脏内pH的测量 232
10.5.5 食道内pH的测量 233
10.5.6 皮下pH的测量 235
10.5.7 眼睛内pH的测量 235
10.6 结论和展望 236
10.7 致谢 237
10.8 参考文献 237
第11章 生物芯片——原理与应用 246
11.1 引言 246
11.2 DNA阵列 247
11.2.1 DNA阵列的类型 248
11.2.2 DNA阵列的制备 249
11.2.3 杂交测序 253
11.2.4 标记 254
11.2.5 检测与数据分析 258
11.2.6 应用 263
11.3 蛋白质芯片 264
11.3.1 蛋白质阵列和蛋白质组 264
11.3.2 蛋白质芯片的制备 265
11.3.3 蛋白质芯片的应用 272
11.4 电学和电化学微阵列生物芯片 274
11.4.1 理论基础 274
11.4.2 制备技术 276
11.4.3 电化学检测法 281
11.5 芯片实验室 285
11.5.1 微流控理论 286
11.5.2 芯片实验室系统的组成 288
11.5.3 生物微机电系统的制备 292
11.5.4 应用 294
11.6 参考文献 297
第12章 生物燃料电池 305
12.1 前言 305
12.2 生物燃料电池设计原理 306
12.3 电子传递反应 307
12.4 生物催化阴极 308
12.4.1 酶和底物 308
12.4.2 过氧化物酶 308
12.4.3 加氧酶 309
12.5 生物催化阳极 313
12.5.1 酶和底物 313
12.5.2 葡萄糖氧化酶 314
12.5.3 脱氢酶 316
12.6 生物燃料电池 318
12.6.1 生理学条件 318
12.6.2 葡萄糖-O2生物燃料电池的组装 319
12.7 结论 322
12.8 参考文献 323
第13章 基于电活性无机多晶体的化学及生物传感器 326
13.1 引言 326
13.2 过渡金属亚铁氰化物的性质 326
13.2.1 过渡金属亚铁氰化物的结构 326
13.2.2 过渡金属亚铁氰化物的电化学 327
13.3 非氧化还原活性阳离子和电活性化合物的电流型传感器 329
13.3.1 非氧化还原活性阳离子的传感器 329
13.3.2 电活性化合物的电流型传感器 330
13.4 先进的过氧化氢传感器 331
13.4.1 过氧化氢——医药、生物、环境控制及工业领域中重要的分析物 331
13.4.2 过氧化氢还原反应的先进电催化剂 332
13.4.3 基于普鲁士蓝的先进过氧化氢传感器 334
13.4.4 普鲁士蓝修饰电极表面上的非导电聚合物 334
13.4.5 纳米电极阵列：向具有创纪录分析性能的传感器迈进 335
13.5 基于过渡金属亚铁氰化物的生物传感器 337
13.5.1 基于氧化酶的生物传感器的传感原理 337
13.5.2 基于过渡金属亚铁氰化物的生物传感器 338
13.5.3 利用非传统介质的酶的固定 339
13.5.4 向具有最佳分析性能指标的生物传感器迈进 340
13.6 结论 341
13.7 致谢 342
13.8 参考文献 342
第14章 基于纳米粒子的生物传感器和生物分析 351
14.1 引言 351
14.2 为什么使用纳米粒子 351
14.3 基于纳米粒子的光学生物传感器和生物分析 352
14.4 基于纳米粒子的电化学生物传感器和生物分析 355
14.4.1 基于纳米粒子的电化学DNA生物传感器和生物分析 356
14.4.2 基于纳米粒子的电化学免疫传感器和免疫分析 358
14.5 结论和展望 361
14.6 致谢 362
14.7 参考文献 362
第15章 基于碳纳米管的电化学传感器 365
15.1 引言 365
15.2 CNTS的结构和性质 365
15.2.1 CNTS的结构 365
15.2.2 CNTS的性质 367
15.2.3 CNTS的制备 367
15.2.4 CNTS的提纯 368
15.2.5 基于CNTS的电化学传感器的优点 369
15.3 基于CNTS的电化学传感器的制备和应用 369
15.3.1 CNTS电极的制备及其电化学性质 370
15.3.2 CNTS提高生物小分子和药物分子电分析的灵敏性和选择性 377
15.3.3 CNTS电极上蛋白质和酶的直接电子传递 380
15.3.4 基于CNTS的电化学生物传感器 381
15.4 CNTS传感器的光谱表征 383
15.4.1 CNTS的拉曼光谱 383
15.4.2 CNTS传感器的傅立叶变换红外光谱（FTIR） 389
15.5 结论 393
15.6 参考文献 393
第16章 基于溶胶-凝胶材料固定生物分子的生物传感器 401
16.1 引言 401
16.2 溶胶-凝胶 402
16.2.1 溶胶-凝胶化学与溶胶-凝胶材料的性质 402
16.2.2 溶胶-凝胶过程 404
16.2.3 优点与不足 404
16.2.4 溶胶-凝胶材料的多孔性及固定化蛋白质的动力学 405
16.2.5 溶胶-凝胶材料中生物分子的相互作用及稳定性 406
16.2.6 溶胶-凝胶材料的传导性及生物相容性的提高 406
16.3 溶胶-凝胶材料包埋生物活性分子的应用 407
16.3.1 酶生物传感器 407
16.3.2 光活性蛋白质生物传感器 413
16.3.3 免疫传感器 414
16.3.4 免疫亲和柱 416
16.4 溶胶-凝胶材料中全细胞的包埋及其应用 416
16.4.1 微生物细胞 416
16.4.2 植物细胞与动物细胞 417
16.5 结论 417
16.6 致谢 417
16.7 参考文献 418
第17章 基于蛋白质直接电子转移的生物传感器 425
17.1 引言 425
17.1.1 蛋白质的生物直接电子转移简介 425
17.1.2 蛋白质直接电子转移生物传感器的优点 425
17.2 蛋白质的直接电子转移 425
17.2.1 蛋白质的固定方法 425
17.2.2 蛋白质的直接电子转移 429
17.2.3 酶的直接电子转移 433
17.3 基于蛋白质直接电子转移的生物传感器的应用 439
17.3.1 基于蛋白质直接电子转移的生物传感器 439
17.3.2 基于酶直接电子转移的生物传感器 449
17.4 结论 455
17.5 致谢 455
17.6 参考文献 455
索引 467