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生物传感器在环境监测中的应用(二)

发布时间:2013-12-02 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:689

    4.水体富营养化的监测

    水域中一些浮游生物暴发性繁殖引起起的赤潮将使水域的生态系统遭到严重破坏。一种名叫查顿埃勒(Chattonella)的浮游生物是引起赤潮的重要物种,国外已研究出监测这种浮游生物的生物传感器。其原理为检测这种生物或其代谢产物产生的化学发光。此外,探测其他引起赤潮的藻类生物传感器也得到发展,如监测蓝藻菌(Cyanobacteria)的生物传感器可实现对水体富营养化的在线监测。

    5.各种污染物的测定

    目前已研制出多种测定各类污染物的生物传感器,并已投入实际应用。

    测酚生物传感器有两种:一种采用氧电极为基底电极,测量溶液中氧浓度的变化,从而间接测得酚的浓度;另一种是利用醌在电极上直接或间接还原,通过电流大小测得酚的浓度。利用生物传感器测酚,能减少或消除硫化物、油类、芳香胺等干扰因素,准确度高。这是目前普遍采用的4-氨基安替比林分光光度法所不具有的优势。

    用直链烷基苯磺酸钠(LAS)降解菌和氧电极可制成检测阴离子表面活性剂的生物传感器。当阴离子表面活性剂存在时,LAS降解菌的呼吸作用增强,引起溶解氧变化,氧电极电流变化与LAS浓度成正比。

    测量氨和硝酸盐的微生物传感器,多足用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。有一种微牛物传感器可在黑暗和有光的条件下测定硝酸盐和亚硝酸盐.丑不受其他氮氧化物的影响。硫化物微生物传感器是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的好氧性氧化硫硫杆菌制成的。

    有一种细菌含有荧光基因,在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白,从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内,制成微生物传感器。现在已经将荧光素酶导人大肠杆菌中.用来检测砷的有毒化合物。

    6.污染物急性毒性检测

    根据毒性阻碍发光的原理,以减少发光量50%的浓度作为检测指标,用光电倍增管来检测,一次测定需时5 min,30 min可以确定待测物的毒性指标。用明亮发光杆菌和ASW培养基制成的菌膜覆盖在硅光片上,构成细菌发光传感器的敏感探头,在避光条件下通过微光光功率计,测定菌膜发光强度及其变化值。

    目前,生物传感器应用中存在的主要问题是响应稳定性、测量精度、生物敏感膜的再生及使用寿命等不大理想。在各种生物传感器中,微生物传感器最大的优点是成本低、操作简便、设备简单;但缺点是选择性不够好,微生物固定化方法需进一步完善,微生物膜的长期保存也待进一步改进。酶生物传感器特异性较弱,因为同一种酶活性的抑制会为多种不同的污染物引起,且价格相对较贵,但若易获得稳定、高活性、低成本的游离酶,则酶电极是相当理想的。相反,若生物催化途径复杂,需要辅酶或所需酶不宜分离或不稳定时,微生物电极则是更理想的选择。与酶电极相比,免疫电极是基于抗原抗体免疫反应进行的,因此可以相对精确地区分相似的同类环境污染物。其中,电化学免疫传感器成本低,易实现仪器化.适于现场检测,还能够为污染物的免疫毒理学研究提供有力的工具,具有较大的发展潜力。

    在短短的40年时间里,生物传感器的发展经历了三代。第一代,直接将生物成分截留或结合在膜上;第二代,将其他辅助试剂同时共价结合在活性中心附近,不需向样品中加入其他试剂,向集成化逐渐迈进;第三代,生物成分直接固定在电子元件上,生物识别不再局限于生化反应的电化学过程,而是扩展到反应产生的各种信息如光电效应、场效应、热效应、质量变化和光效应等,并与信号处理集成在一起;随着生物信息学、生物技术、计算机技术和微电子学的发展,将硅片或玻片与生命材料结合制成的第四代生物传感器一一生物芯片已经出现。这是

一种高通量的DNA分析技术,在一张大约2 cm。的芯片上集成了几万甚至几十万个基因或探针。进行一次试验就可以得到过去数月才能得到的结果,并且数据的均一性很好.这将会为环境监测提供更为强大的分析检测工具。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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