安培分析法和电化学传感器

安培分析法通过测量在固定电极电位下流动的电流来量化电活性分析物，构成了许多实用电化学传感器和生物传感器的基础。

Definition

一种电分析技术，通过测量在恒定电位下电极上的电流，并将其与电活性物质的浓度相关联，通常通过化学选择性传感层实现。

Scope

本主题涵盖安培检测：将电极保持在分析物发生反应的电位，并记录由此产生的扩散控制电流；将酶识别与电化学转导相结合的生物传感器的设计；克拉克氧电极；介导和直接电子转移方案；以及这些设备的分析性能指标。它涵盖了临床、环境和即时检测领域。

Core questions

• 固定电位下的电流如何反映分析物的浓度？
• 基于酶的生物传感器如何将特定的化学识别事件转化为电信号？
• 介质和电极修饰在安培传感中扮演什么角色？
• 什么决定了安培传感器的灵敏度、选择性和响应时间？

Key theories

扩散限制安培电流

在超过分析物氧化还原波的电位下，稳态电流受分析物扩散到电极速率的控制，并与本体浓度成正比，从而产生线性分析信号。

酶电极转导

选择性酶产生或消耗与目标分析物成比例的电活性物质；通过安培法检测该物质，通常通过氧化还原介质，可得到选择性定量传感器，如葡萄糖生物传感器。

Clinical relevance

安培生物传感器在即时诊断中占据主导地位，最突出的是用于糖尿病的血糖监测，并扩展到乳酸、氧气和其他临床分析物以及环境污染物检测，因其快速、低成本、可小型化的测量而备受重视。

History

克拉克氧电极（1956年）和克拉克-莱昂斯酶电极概念（1962年）开启了安培生物传感领域；该领域通过介导电子转移和自20世纪80年代以来一次性血糖试纸的商业成功而日趋成熟。

Key figures

• Leland C. Clark
• Joseph Wang
• Adam Heller

Seminal works

• wang2006
• wang2008
• bard2001

Frequently asked questions

葡萄糖传感器如何从糖中产生电流？

葡萄糖氧化酶等酶与葡萄糖反应，直接或通过介质将电子转移到电极；产生的电流与样品中的葡萄糖浓度成正比。

安培分析法和伏安法有什么区别？

伏安法改变电位并记录电流曲线，而安培分析法保持电位恒定并监测电流随时间的变化，使其非常适合对单一分析物进行连续定量传感。