Font size
WorksheetsÔn tập cảm biến sinh học 1
Total questions: 50
Worksheet time: 28mins
Cảm biến sinh học (biosensor) là gì?
Thiết bị dùng cảm biến quang để đo nhiệt độ
Thiết bị kết hợp phần tử nhận biết sinh học với bộ chuyển đổi tín hiệu để tạo ra tín hiệu đo được
Thiết bị chỉ dùng phần mềm để dự đoán nồng độ
Thiết bị đo mọi đại lượng hoá học mà không cần hiệu chuẩn
Thành phần KHÔNG thuộc cấu trúc cơ bản của một biosensor:
Phần tử nhận biết sinh học (bioreceptor)
Bộ chuyển đổi tín hiệu (transducer)
Hệ xử lý/tín hiệu & hiển thị
Máy PCR nhiệt chu kỳ bắt buộc
Đại lượng nào phản ánh khả năng phát hiện nồng độ thấp nhất của cảm biến?
Độ tuyến tính
Giới hạn phát hiện (LOD)
Độ bền cơ học
Độ phân giải ảnh
Yếu tố thường làm giảm độ chọn lọc của cảm biến sinh học:
Nhiễu nền và chất gây nhiễu có cấu trúc tương tự
Tăng thời gian đáp ứng
Tăng kích thước điện cực
Giảm tốc độ khuấy
Phân loại biosensor theo gì là PHÙ HỢP nhất trong các lựa chọn sau?
Theo màu sắc vỏ máy
Theo loại bioreceptor hoặc theo cơ chế đầu dò
Theo hãng sản xuất
Theo giá thành thiết bị
Ứng dụng KHÔNG phù hợp cho biosensor y sinh:
Chẩn đoán nhanh glucose máu
Phát hiện marker ung thư tại chỗ
Đo cường độ ánh sáng mặt trời cho nông nghiệp
Theo dõi kháng sinh trong huyết tương
Vì sao cần hiệu chuẩn định kỳ cho biosensor?
Để tăng màu sắc màn hình
Do trôi tín hiệu, lão hóa bioreceptor và thay đổi điều kiện môi trường
Chỉ để tuân thủ giấy tờ
Để tăng kích thước điện cực
Thời gian đáp ứng (response time) được hiểu là:
Thời gian từ khi bật máy đến khi đo xong mẫu đầu tiên
Thời gian để tín hiệu đạt ~90% trạng thái ổn định sau khi tiếp xúc mẫu
Thời gian bảo trì thiết bị
Thời gian lưu trữ mẫu
Thời gian để tín hiệu đạt ~90% trạng thái ổn định sau khi tiếp xúc mẫu?
Thời gian bảo trì thiết bị
Thời gian lưu trữ mẫu
Khi thiết kế biosensor dùng enzyme, yếu tố kỹ thuật QUAN TRỌNG?
Chọn màu của housing
Ổn định enzyme (cố định, nhiệt, pH) và truyền khối
Thêm quạt làm mát
Dùng pin lớn hơn
Chỉ số nào dùng để mô tả độ đúng (accuracy) khi đánh giá cảm biến?
Độ lặp lại
Sai số hệ thống so với chuẩn (bias)
Tốc độ đáp ứng
Độ bền va đập
Whole cell-based biosensor dùng toàn bộ tế bào chủ yếu để?
Thay thế bộ nhớ thiết bị
Tạo tín hiệu sinh lý/hoá sinh đáp ứng với tác nhân và chuyển đổi thành tín hiệu đo được
Giảm giá thành vỏ máy
Tăng độ bóng bề mặt
Ưu điểm NỔI BẬT của whole-cell biosensor?
Độ chọn lọc luôn cao hơn kháng thể
Chịu điều kiện khắc nghiệt tốt hơn mọi hệ
Cho phản hồi chức năng/sinh lý tổng thể
Không cần nuôi dưỡng hay bảo quản
Hạn chế chính của whole-cell biosensor?
Không thể tích hợp vi lưu
Yêu cầu duy trì sống/hoạt tính của tế bào, đáp ứng chậm hơn
Không tương thích với đo điện hoá
Không dùng được cảm biến quang
Cơ chế tạo tín hiệu của enzyme-based biosensor thường dựa trên?
Thay đổi khối lượng phần cứng
Phản ứng xúc tác tạo/tiêu thụ chất điện hoạt/thuộc tính quang/nhiệt
Phản xạ âm học
Đổi màu vỏ máy
Yếu tố làm suy giảm hoạt tính enzyme trong cảm biến?
pH tối ưu
Nhiệt độ tối ưu
Chất ức chế hoặc biến tính enzyme
Tăng diện tích bề mặt cố định
Ưu điểm điển hình của enzyme-based biosensor?
Độ chọn lọc cơ chất cao nhờ tính đặc hiệu
Không cần hiệu chuẩn
Không bị ảnh hưởng bởi nền mẫu
Không cần cố định hoá
Antibody-based biosensor dựa vào?
Antibody-based biosensor dựa vào:
Nhận biết trình tự DNA
Nhận biết kháng nguyên thông qua liên kết kháng thể–kháng nguyên
Phản ứng cộng hưởng plasmon bề mặt trong mọi trường hợp
Phản ứng lên men
Hạn chế của cảm biến dựa trên kháng thể:
Kháng thể luôn bền ở nhiệt độ cao
Có thể bị mất ái lực khi gắn cố định hoặc biến tính bởi pH/nhiệt
Không cần đối chứng âm
Không thể dùng với transducer quang
Biện pháp tăng selectivity cho cảm biến kháng thể:
Dùng kháng thể không đặc hiệu
Sử dụng kháng thể đơn dòng hoặc kháng thể tái tổ hợp có ái lực cao; chặn nền
Giảm thời gian ủ đến 0
Bỏ bước rửa
Aptamer là:
Đoạn protein ngắn tổng hợp
Đoạn RNA/DNA đơn có cấu trúc bậc cao, gắn đặc hiệu mục tiêu
Đoạn lipid màng
Đoạn polysaccharide
Ưu điểm của aptamer so với kháng thể:
Không cần tổng hợp
Tính ổn định nhiệt/hoá tốt, dễ tổng hợp & sửa đổi hoá học
Luôn có ái lực kém
Chỉ hoạt động trong tế bào sống
Cơ chế phát hiện phổ biến của cảm biến DNA/aptamer:
Đo thay đổi màu vỏ
Hybrid hoá hoặc biến đổi cấu trúc gây thay đổi tín hiệu điện/quang/khối lượng
Đo độ cứng cơ học của vỏ máy
Đo nhiệt độ phòng
Cảm biến mô phỏng sinh học (biomimetic) thường dùng:
Các cấu trúc polymer in dấu phân tử (MIP) mô phỏng vị trí gắn
Kháng thể tự nhiên từ huyết thanh
Tế bào gốc người
Vật liệu không có lỗ rỗng
Ưu điểm chính của MIP so với kháng thể:
Luôn có ái lực cao hơn mọi kháng thể
Ổn định hoá/nhiệt tốt, sản xuất dễ, chi phí thấp
Không cần tối ưu hoá
Chỉ hoạt động trong dung môi hữu cơ
Thách thức với MIP trong mẫu nước phức tạp:
Không bị fouling
Nhiễu nền làm che lấp vị trí gắn và bám không đặc hiệu
Không cần rửa
Không cần chọn monomer
Cảm biến điện hoá amperometric đo:
Thay đổi điện trở bề mặt
Dòng điện do phản ứng oxi hoá/khử của chất điện hoạt
Nhiệt lượng toả ra
Khối lượng hấp phụ
Kỹ thuật phổ biến để đánh giá trở kháng giao diện điện cực–dung dịch là:
UV–Vis
EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)
LC–MS
FTIR
Cách giảm fouling bề mặt điện cực:
Dùng vật liệu chống bám, phủ Nafion/PEG, hoặc tái sinh bề mặt
Tăng nhiệt độ đến 90°C
Không rửa điện cực sau đo
Giảm diện tích điện cực
Vai trò của điện cực tham chiếu trong hệ ba điện cực:
Đo khối lượng hấp phụ
Gìn giữ thế điện ổn định để đo chính xác thế làm việc
Giữ mẫu ở nhiệt độ cố định
Tạo ánh sáng kích thích
Trong cảm biến quang học kiểu SPR, tín hiệu chủ yếu đến từ:
Thay đổi nhiệt độ
Thay đổi chỉ số khúc xạ gần bề mặt kim loại
Thay đổi khối lượng tuyệt đối
Tăng phát quang nền
Yếu tố KHÔNG làm tăng nhiễu nền trong cảm biến huỳnh quang:
Tán xạ và tự phát quang của nền
Rò rỉ ánh sáng kích thích
Tối ưu bộ lọc quang học và thời gian tích hợp
Nền sinh học có chromophore
Ứng dụng điển hình của SERS trong biosensing:
Đo nhiệt độ không tiếp xúc
Tăng cường tín hiệu Raman của phân tử mục tiêu gắn gần bề mặt nano kim loại
Đo khối lượng riêng
Đo điện áp màng
Cấu hình sợi quang trong biosensor giúp:
Giảm truyền ánh sáng
Dẫn ánh sáng đến/ra khỏi vùng nhận biết nhỏ g
Cấu hình sợi quang trong biosensor giúp:
Giảm truyền ánh sáng
Dẫn ánh sáng đến/ra khỏi vùng nhận biết nhỏ gọn, linh hoạt
Thay thế hoàn toàn bioreceptor
Chỉ đo trong chân không
Cảm biến vi nhiệt lượng phát hiện dựa trên:
Biến thiên khối lượng hấp phụ
Biến thiên nhiệt do phản ứng sinh hoá/tương tác
Biến dạng cơ học
Thay đổi pH luôn dương
Thách thức chính khi đo nhiệt trong môi trường thực:
Không có nhiễu môi trường
Trôi nhiệt nền và trao đổi nhiệt với môi trường
Không cần cách nhiệt
Không cần hiệu chuẩn
Đầu dò nhiệt thường dùng trong biosensor:
Thermistor, RTD, microcalorimeter
Pin nhiệt điện lớn
CCD camera
Microphone
QCM (Quartz Crystal Microbalance) đo:
Thay đổi tín hiệu quang
Thay đổi tần số cộng hưởng do khối lượng bám lên bề mặt thạch anh
Thay đổi nhiệt độ
Thay đổi điện áp tham chiếu
Hạn chế của phương trình Sauerbrey:
Áp dụng tốt cho mọi môi trường nhớt cao
Chỉ đúng khi lớp bám mỏng, đồng nhất, đàn hồi và môi trường ít nhớt
Không phụ thuộc tính chất cơ học lớp bám
Dùng cho microcantilever, không cho QCM
Microcantilever dạng cộng hưởng nhạy với:
Thay đổi chỉ số khúc xạ
Thay đổi tần số do khối lượng/ứng suất bề mặt
Chỉ thay đổi nhiệt
Ánh sáng nền
Biện pháp giảm nhiễu nhớt trong đo QCM dung dịch:
Đo trong chân không
Dùng cell vi lưu, kiểm soát nhiệt độ và so mẫu đối chứng nền
Tăng tốc độ khuấy tối đa không kiểm soát
Bỏ bước rửa
Cảm biến sinh học nào có khả năng phát hiện nồng độ cực thấp?
Cảm biến dựa trên enzyme
Cảm biến dựa trên kháng thể
Cảm biến điện hoá
Cảm biến quang học
Yếu tố nào ảnh hưởng đến độ nhạy của biosensor?
Chất liệu của điện cực
Độ dày của lớp phủ
Điều kiện môi trường
Tất cả các yếu tố trên
Phương pháp nào thường được sử dụng để tăng cường tín hiệu trong biosensor?
Phương pháp sinh học
Phương pháp hóa học
Phương pháp điện hóa
Phương pháp khuếch đại quang
Cảm biến nào thường được sử dụng để phát hiện nồng độ ion trong dung dịch?
Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến pH
Cảm biến điện hóa
Cảm biến quang
Yếu tố nào ảnh hưởng đến độ ổn định của biosensor trong môi trường thực tế?
Độ ẩm và nhiệt độ môi trường
Tất cả các yếu tố trên
Thời gian sử dụng
Chất liệu của bioreceptor
Phương pháp nào thường được áp dụng để cải thiện độ nhạy của cảm biến sinh học?
Thay đổi kích thước điện cực
Sử dụng chất xúc tác
Thay đổi điều kiện pH
Thay đổi nhiệt độ
Phương pháp nào thường được sử dụng để phát hiện kháng nguyên trong biosensor?
Phương pháp quang phổ
Phương pháp miễn dịch
Phương pháp sắc ký
Phương pháp điện hóa
