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进口电化学传感器的发展阶段和失效模式的影响

点击次数:492 发布时间:2019-03-18
       进口电化学传感器的发展阶段和失效模式的影响
  酶电极的阶段使用氧作为电子受体,葡萄糖氧化酶电化学传感器作为例子。反应过程如下(1)、(2)。GOx(FAD)氧化葡萄糖酶将葡萄糖氧化成葡萄糖内酯,而还原酶GOx(FADH2)通过测量反应过程中氧或过氧化氢浓度的变化将溶液中的氧还原成过氧化氢。间接测量葡萄糖浓度。然而,此阶段的进口电化学传感器对环境中的氧气非常敏感,并且抗干扰能力差。
  第二阶段的进口电化学传感器是增加用于生物酶和电极之间的电子转移的介体层,并将氧气替换为电子,这克服了干扰问题。可以快速进行氧化还原反应的介体材料用作酶的活性中心和电极表面之间的电子转移的中间体。氧化态酶将底物氧化成还原态酶,同时,还原和氧化介体物质的过程将反应电荷转移到电极表面,反应底物的浓度表明浓度为反应基质。然而,介体材料容易扩散,这对介体材料的固定提出了更高的要求。
  第三阶段酶电极进口电化学传感器不需要氧气或介体作为电子受体,但化学打开酶蛋白肽链以暴露酶活性中心或电极表面的特殊处理以将生物酶固定在电极表面上。在催化氧化反应的同时直接用进口电化学传感器进行电荷交换。然而,由酶本身的性质引起的电子传递效率仍然是有限的。在酶电化学传感器中,酶的活性是决定进口电化学传感器稳定性、的灵敏度的关键因素,但在酶固定化过程中很容易变性和失活,酶的活性也易受周围环境的影响。如湿度、温度、和化学因素。并且酶在进口电化学传感器固定过程中可能会泄漏,并且一些生物酶的成本更高。因此,提出了一种通过使用具有多种氧化价态的金属、金属氧化物、合金作为催化材料来催化测试对象的氧化的方法,而不是将生物酶固定在电极的表面上。理论上进口电化学传感器通常接受两种氧化机制,即材料催化电极表面上的氧化。
  进口电化学传感器失效模式及影响分析
  当讨论电化学传感器失效模式时,我们假设图2中适配电路不会发生失效,在这个前提下传感器的失效模式有以下4种。
  (1)电极开路;
  (2)电极间短路;
  (3)电解液性质改变;
  (4)电极活性改变。
  以上4种基本失效模式基本覆盖了除机械结构破坏和人为因素引起的失效情形。当传感器安装不当或内部工艺缺陷时,有可能出现电极开路或电极间短路的失效,传感器无法获得外部电路支持,外部电路无法控制传感器也无法从传感器获取应有的信号。
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