Chemistry Labs

Hoá phân tích

Cảm biến điện hoá, sinh học

Chuyển nhận biết sinh học chọn lọc thành tín hiệu điện có thể đo.

1 THCS2 THPT3 Đại học4 Nâng cao5 Nghiên cứu

Trực giácTrực giác: ý tưởng phép đo

Cảm biến sinh học biến sự kiện nhận biết sinh học chọn lọc thành tín hiệu điện. Điện cực không chỉ phát hiện phản ứng; lớp sinh học tạo độ chọn lọc cho cảm biến.

Khám phá nguyên lý đo Cảm biến điện hoá, sinh học qua tín hiệu phân tích tương tác.

Phổ thôngMức phổ thông: tín hiệu và kết quả

Cảm biến sinh học gồm lớp nhận biết như enzym, điện cực và đường tín hiệu. Cảm biến ampe đo dòng ở thế cố định; cảm biến điện thế đo điện áp.

Định nghĩa:

Trước hết xác định đại lượng cần đo, chọn tín hiệu đáp ứng với đại lượng đó, rồi so sánh mẫu với chuẩn đã hiệu chuẩn hoặc mô hình được thẩm định.

Trước hết xác định đại lượng cần đo, chọn tín hiệu đáp ứng với đại lượng đó, rồi so sánh mẫu với chuẩn đã hiệu chuẩn hoặc mô hình được thẩm định.

i=nFAJ,J∝Canalytei=nFAJ,\qquad J\propto C_{analyte}

Ví dụ: Ví dụ phân tích có lời giải

Tính kết quả chất phân tích từ số đo đã cho và quan hệ của phương pháp.

Lời giải

Cảm biến thế hệ đầu dựa vào enzym glucose oxidase tạo H₂O₂ phụ thuộc oxi; thiết kế dùng chất trung gian chuyển electron ở thế thấp hơn và có thể giảm nhiễu.

Các điểm cần kiểm tra
Công đoạnMục đích
Chuẩn bịKiểm soát nền mẫu và nhiễm bẩn
ĐoThu tín hiệu đã hiệu chuẩn
Thẩm địnhKiểm tra độ thu hồi và độ không đảm bảo

Đại họcĐại học: phương pháp định lượng

Độ chọn lọc đến từ lớp nhận biết và tín hiệu đến từ bộ chuyển đổi. Điện cực enzym có thể đo sản phẩm như H₂O₂, dùng chất trung gian để chuyển electron ở thế thấp hoặc hướng tới truyền electron trực tiếp qua cấu trúc cố định.

Hiệu chuẩn, tính chọn lọc, xử lý mẫu và độ không đảm bảo là thành phần của phương pháp, không phải phần bổ sung sau cùng. Cần báo cáo đơn vị, điều kiện và khoảng hiệu chuẩn.

i=nFAJ,J∝Canalytei=nFAJ,\qquad J\propto C_{analyte}

Nâng caoNâng cao: giới hạn vật lý và hoá học

Hiệu năng cảm biến phụ thuộc lượng enzym, đường truyền electron, vận chuyển qua màng và bám bẩn bề mặt. Vật liệu nano, polyme oxi hoá–khử và cố định công nghiệp hướng tới truyền electron nhanh hơn, thế thấp hơn, chọn lọc hơn.

Nghiên cứuBiên giới nghiên cứu

Nghiên cứu hướng tới truyền electron trực tiếp, cảm biến đeo và xâm lấn tối thiểu, thiết kế không enzym hoặc dùng aptamer, giao diện chống bám bẩn và giám sát liên tục không cần hiệu chuẩn.

Tài liệu tham khảo