Font size
WorksheetsCảm biến sinh học
Total questions: 150
Worksheet time: 1hrs 15mins
(Dễ) Cảm biến sinh học (biosensor) là thiết bị kết hợp giữa thành phần sinh học và bộ phận nào?
Bộ khuếch đại tín hiệu
Bộ chuyển đổi tín hiệu (transducer)
Bộ hiển thị số
Bộ lọc mẫu
(Dễ) Thành phần nào trong cảm biến sinh học có chức năng nhận diện chất cần phân tích?
Transducer
Bioreceptor
Bộ xử lý tín hiệu
Điện cực
(Dễ) Đặc tính nào của cảm biến sinh học thể hiện khả năng đo lường lặp lại với cùng một mẫu?
Độ nhạy
Độ chọn lọc
Độ lặp lại
Thời gian đáp ứng
(Trung bình) Phân loại cảm biến sinh học dựa vào bioreceptor KHÔNG bao gồm loại nào sau đây?
Dựa trên enzyme
Dựa trên kháng thể
Dựa trên đầu dò quang học
Dựa trên DNA/aptamer
(Trung bình) Trong cảm biến sinh học, tín hiệu sinh học (như phản ứng enzyme) được transducer chuyển đổi thành tín hiệu gì?
Tín hiệu hóa học
Tín hiệu điện, quang, nhiệt, khối lượng
Tín hiệu sinh học khác
Tín hiệu cơ học thuần túy
(Trung bình) Ứng dụng chính của cảm biến sinh học trong quản lý môi trường là gì?
Chế tạo thiết bị y tế cấy ghép
Phát hiện và giám sát các chất ô nhiễm
Tổng hợp hóa chất mới
Sản xuất năng lượng sinh học
(Khó) Một cảm biến sinh học có giới hạn phát hiện (limit of detection) rất thấp, điều này phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố nào?
Kích thước transducer lớn
Độ nhạy và độ nhiễu của hệ thống
Màu sắc của dung dịch mẫu
Tốc độ dòng chảy của mẫu
(Khó) Khi thiết kế cảm biến sinh học để giám sát ô nhiễm kim loại nặng trong nước, yếu tố nào sau đây cần được ưu tiên nhất để đảm bảo hiệu quả ngoài hiện trường?
Giá thành sản xuất thấp
Độ bền và ổn định của bioreceptor trong môi trường thực
Màu sắc bắt mắt của thiết bị
Tốc độ đáp ứng nhanh nhất có thể
(Dễ) Yếu tố nào KHÔNG phải là thành phần cơ bản của một cảm biến sinh học?
Bioreceptor
Transducer
Bộ xử lý tín hiệu điện tử
Mẫu cảm phân tích
"Độ nhạy" của cảm biến sinh học là khả năng:
Phân biệt giữa chất cần phân tích và chất khác
Phát hiện sự thay đổi nhỏ nhất của nồng độ chất phân tích
Cho kết quả ổn định khi đo lặp lại
Hoạt động trong một khoảng nồng độ rộng
Đặc tính "độ chọn lọc" của cảm biến sinh học chủ yếu phụ thuộc vào thành phần nào?
Transducer
Bioreceptor
Bộ khuếch đại tín hiệu
Vỏ bảo vệ cảm biến
Khoảng nồng độ mà tín hiệu đầu ra của cảm biến thay đổi tỉ lệ tuyến tính với nồng độ chất phân tích được gọi là:
Giới hạn phát hiện
Khoảng tuyến tính
Thời gian đáp ứng
Độ lặp lại
"Thời gian đáp ứng" của cảm biến sinh học thường được định nghĩa là thời gian:
Từ khi bật công tắc đến khi cảm biến hoạt động
Cần thiết để tín hiệu đạt 90% giá trị ổn định sau khi tiếp xúc với mẫu
Cảm biến có thể lưu trữ mà không hỏng
Để chuẩn bị mẫu trước khi đo
Trong các loại sau, đâu KHÔNG phải là một cách phân loại cảm biến sinh học?
Theo bản chất bioreceptor
Theo nguyên lý chuyển đổi tín hiệu (transducer)
Theo nhà sản xuất
Theo ứng dụng
(Trung bình) Cảm biến sinh học có thể được ứng dụng trong lĩnh vực nào sau đây?
Y tế (chẩn đoán)
An toàn thực phẩm
Giám sát môi trường
Tất cả các đáp án trên
(Khó) Khi nói về "giới hạn phát hiện" (Limit of Detection - LOD), phát biểu nào sau đây là CHÍNH XÁC?
LOD là nồng độ thấp nhất mà cảm biến cho tín hiệu khác không.
LOD thường được xác định bằng nồng độ cho tín hiệu lớn hơn tín hiệu nền 3 lần độ lệch chuẩn của tín hiệu nền.
LOD phụ thuộc vào độ nhạy nhưng không liên quan đến độ nhiễu của hệ thống.
LOD là điểm cuối của khoảng tuyến tính.
(Khó) Một cảm biến sinh học có thời gian đáp ứng rất nhanh (dưới 1 phút). Điều này có ý nghĩa quan trọng nhất trong ứng dụng nào sau đây?
Giám sát ô nhiễm liên tục, thời gian thực
Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm với độ chính xác cực cao
Sử dụng trong các thiết bị cầm tay giá rẻ
Phân tích các mẫu có nồng độ chất phân tích rất cao
(Dễ) Thành phần "Bioreceptor" trong cảm biến sinh học có thể là:
Enzyme
Kháng thể
DNA
Tất cả các đáp án trên
(Dễ) Transducer trong cảm biến sinh học có nhiệm vụ:
Nhận diện chất phân tích một cách đặc hiệu
Chuyển đổi tương tác sinh học thành tín hiệu có thể đo được
Làm sạch mẫu trước khi phân tích
Cung cấp năng lượng cho phản ứng sinh học
Để đánh giá hiệu suất của một cảm biến sinh học, người ta thường KHÔNG quan tâm đến chỉ tiêu nào sau đây?
Độ nhạy
Độ chọn lọc
Màu sắc của thiết bị
Độ ổn định
Phát biểu nào sau đây về ưu điểm của cảm biến sinh học là SAI?
Thường có độ chọn lọc cao nhờ bioreceptor đặc hiệu.
Có thể cho kết quả nhanh so với một số phương pháp truyền thống.
Luôn rẻ hơn và bền hơn tất cả các phương pháp phân tích hóa lý.
Có tiềm năng để phát triển thành thiết bị cầm tay, tại chỗ.
Trong ứng dụng giám sát môi trường, cảm biến sinh học thường được kỳ vọng có khả năng:
Phát hiện đồng thời nhiều loại ô nhiễm khác nhau
Hoạt động ổn định trong thời gian dài ngoài hiện trường
Dễ dàng bảo trì và hiệu chuẩn
Tất cả các đáp án trên
Giả sử bạn có một cảm biến sinh học với đồ thị chuẩn (tín hiệu theo nồng độ) là đường thẳng trong khoảng 0.1 - 10 mg/L. Nếu đo một mẫu nước có nồng độ chất phân tích ước tính 15 mg/L, bạn nên làm gì để có kết quả định lượng chính xác?
Pha loãng mẫu để đưa nồng độ về trong khoảng tuyến tính.
Vẫn đo trực tiếp vì cảm biến vẫn hoạt động.
Báo cáo kết quả là ">10 mg/L".
Hiệu chỉnh lại transducer để mở rộng khoảng tuyến tính ngay lập tức.
Khi so sánh một cảm biến sinh học dùng enzyme với một bộ kit phân tích hóa học truyền thống cùng để phát hiện một chất ô nhiễm, điểm khác biệt cơ bản nhất thường là gì?
Cảm biến sinh học thường dựa trên cơ chế nhận diện sinh học đặc hiệu và cho kết quả trực tiếp, trong khi kit hóa học có thể cần nhiều bước xử lý.
Kit hóa học luôn cho kết quả trực tiếp hơn và không cần bước xử lý.
Cảm biến sinh học thường kém đặc hiệu hơn vì không dùng nhận diện sinh học.
Không có khác biệt đáng kể; cả hai đều dựa trên cùng cơ chế nhận diện hóa lý.
Việc phân loại cảm biến sinh học dựa vào "bioreceptor" và "transducer" chủ yếu nhằm mục đích gì?
Dễ dàng nghiên cứu, phát triển và lựa chọn cảm biến phù hợp với ứng dụng.
Để tăng số lượng tên gọi cảm biến.
Phân biệt cảm biến đắt và rẻ.
Xác định nguồn gốc xuất xứ của cảm biến.
Ứng dụng của cảm biến sinh học trong quản lý môi trường KHÔNG bao gồm việc nào dưới đây?
Chẩn đoán bệnh truyền nhiễm ở người
Đánh giá độc tính tổng của nước thải
Phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất
Giám sát khí độc trong không khí
Một cảm biến sinh học lý tưởng cho giám sát liên tục ngoài trời cần có đặc tính nổi bật nào sau đây?
Độ ổn định cao, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường (nhiệt độ, pH dao động).
Giá thành cực thấp, dùng một lần.
Kích thước lớn để dễ lắp đặt.
Tín hiệu đầu ra phải rất phức tạp.
"Độ tái lặp" (Repeatability) của cảm biến sinh học đề cập đến điều gì?
Khả năng cho kết quả nhất quán khi đo lặp lại cùng một mẫu trong cùng điều kiện.
Khả năng chống nhiễu từ các chất khác.
Thời gian cảm biến có thể lưu trữ.
Tốc độ phản hồi của cảm biến.
Trong quá trình phát triển một cảm biến sinh học mới, việc tối ưu hóa phương pháp cố định bioreceptor lên bề mặt transducer chủ yếu nhằm cải thiện các đặc tính nào sau đây (chọn tổ hợp đúng)? Danh sách đặc tính: 1. Độ nhạy; 2. Tuổi thọ của cảm biến; 3. Thời gian đáp ứng; 4. Màu sắc của bề mặt. Các phương án: A. 1, 2, 3; B. 1 và 3; C. 2 và 4; D. Chỉ 4.
A. 1, 2, 3
B. 1 và 3
C. 2 và 4
D. Chỉ 4
Dựa trên kiến thức về đặc tính cảm biến, hãy sắp xếp thứ tự ưu tiên khi lựa chọn một cảm biến sinh học để kiểm tra nhanh dư lượng kháng sinh trong sữa tại các trang trại. Các phương án: A. Độ chọn lọc > Tốc độ > Độ nhạy > Giá thành; B. Tốc độ > Giá thành > Độ nhạy > Độ chọn lọc; C. Độ nhạy > Độ chọn lọc > Tốc độ > Giá thành; D. Giá thành > Tốc độ > Độ chọn lọc > Độ nhạy.
A. Độ chọn lọc > Tốc độ > Độ nhạy > Giá thành
B. Tốc độ > Giá thành > Độ nhạy > Độ chọn lọc
C. Độ nhạy > Độ chọn lọc > Tốc độ > Giá thành
D. Giá thành > Tốc độ > Độ chọn lọc > Độ nhạy
(Dễ) Loại cảm biến sinh học nào sử dụng toàn bộ tế bào vi sinh vật làm thành phần nhận diện?
Enzyme-based biosensor
Whole cell-based biosensor
Antibody-based biosensor
DNA-based biosensor
(Dễ) Trong cảm biến sinh học dựa trên enzyme, enzyme thường được cố định lên bề mặt transducer bằng phương pháp nào?
Đúc khuôn
Hấp phụ, giữ trong gel, liên kết cộng hóa trị
Phun phủ
Trộn cơ học
(Trung bình) Ưu điểm chính của cảm biến sinh học dựa trên aptamer so với dựa trên kháng thể là gì?
Aptamer có kích thước lớn hơn, bền vững hơn
Aptamer dễ tổng hợp hóa học, ổn định nhiệt tốt hơn
Aptamer chỉ nhận diện được protein
Aptamer luôn rẻ tiền hơn kháng thể đơn dòng
(Trung bình) Trong cảm biến miễn dịch (immunosensor), cơ chế nào thường được dùng để phát hiện phức hợp kháng nguyên – kháng thể?
Đo sự thay đổi nhiệt độ
Đo sự thay đổi khối lượng hoặc tín hiệu điện/quang gắn nhãn
Đo độ pH trực tiếp
Đo áp suất thẩm thấu
(Khó) Khi thiết kế một cảm biến sinh học dựa trên enzyme để phát hiện thuốc trừ sâu organophosphate, tại sao người ta thường sử dụng enzyme acetylcholinesterase?
Vì enzyme này rẻ tiền và dễ kiếm
Vì organophosphate ức chế mạnh hoạt tính của acetylcholinesterase, tạo độ nhạy cao cho phép phát hiện
Vì enzyme này xúc tác phân hủy trực tiếp organophosphate
Vì enzyme này chỉ hoạt động trong dung môi hữu cơ
Trong cảm biến sinh học mô phỏng (biomimetic biosensor), "molecularly imprinted polymer" (MIP) hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
Bắt chước cấu trúc không gian và chức năng của bioreceptor tự nhiên
Sao chép chính xác trình tự DNA của kháng thể
Sử dụng tế bào sống đã được biến đổi gene
Dựa trên hiện tượng phát quang sinh học
Cảm biến sinh học dựa trên toàn bộ tế bào thường được dùng để đánh giá:
Hoạt tính của một enzyme cụ thể
Độc tính tổng hoặc hiệu ứng sinh học của mẫu
Cấu trúc DNA của vi khuẩn
Nồng độ chính xác của một ion kim loại
Trong cảm biến sinh học dựa trên enzyme, cơ chế phát hiện thường dựa vào:
Sự thay đổi hình dạng của enzyme
Sản phẩm tạo ra từ phản ứng xúc tác của enzyme
Sự thay đổi màu sắc của enzyme
Sự di chuyển của enzyme về phía cực dương
Nhược điểm chính của cảm biến sinh học dựa trên toàn bộ tế bào là:
Không thể dùng để phát hiện các chất độc
Độ chọn lọc thấp do tế bào phản ứng với nhiều chất
Luôn đắt tiền hơn các loại khác
Tế bào không thể được cố định trên transducer
Trong immunosensor, phương pháp phát hiện "sandwich" thường được sử dụng để:
Phát hiện kháng nguyên có nhiều epitope để gắn hai kháng thể
Phát hiện ion kim loại đơn trị trong dung dịch
Phát hiện các phân tử quá nhỏ chỉ có một epitope như hapten
Xác định trình tự nucleotide của DNA
Aptamer là:
Một đoạn DNA hoặc RNA đơn chuỗi có thể gắn đặc hiệu với một phân tử mục tiêu
Một loại enzyme biến đổi gene
Một kháng thể đơn dòng có nguồn gốc thực vật
Một loại tế bào cảm biến
Cảm biến sinh học dựa trên DNA thường được dùng để phát hiện:
Các chất ô nhiễm hữu cơ không phân cực
Các trình tự DNA đặc hiệu (ví dụ: của vi sinh vật gây bệnh) hoặc các phân tử có thể liên kết với DNA
Nồng độ oxy hòa tan
Độ đục của nước
Một nhược điểm của cảm biến sinh học dựa trên kháng thể so với aptamer là:
Kháng thể kém đặc hiệu hơn aptamer
Kháng thể dễ bị biến tính trong điều kiện nhiệt độ hoặc pH khắc nghiệt
Kháng thể không thể gắn lên bề mặt transducer
Kháng thể chỉ có thể sản xuất trong cơ thể động vật
Trong cảm biến sinh học dựa trên tế bào, tín hiệu đầu ra có thể là:
Sự thay đổi pH hoặc nồng độ oxy do hoạt động trao đổi chất của tế bào
Sự phát quang hoặc huỳnh quang nếu tế bào được biến đổi gene
Điện thế màng tế bào
Tất cả các đáp án trên
(Dễ) Loại bioreceptor nào có khả năng tự nhân lên và sửa chữa?
Enzyme
Kháng thể
Toàn bộ tế bào sống
Aptamer
(Dễ) Cảm biến sinh học dựa trên enzyme thường có độ chọn lọc cao đối với:
Cơ chất cụ thể của enzyme đó
Tất cả các hợp chất hữu cơ
Ion kim loại
Chất rắn lơ lửng
(Trung bình) Để tăng độ ổn định của enzyme trong cảm biến sinh học, người ta thường:
Sử dụng enzyme ở nồng độ rất cao
Cố định enzyme lên chất mang bằng các phương pháp thích hợp
Luôn giữ cảm biến ở nhiệt độ thấp
Thêm chất bảo quản vào mẫu
(Trung bình) Trong immunosensor, nếu sử dụng cơ chế cạnh tranh để phát hiện kháng nguyên có trọng lượng phân tử nhỏ (hapten), mẫu sẽ chứa:
Kháng nguyên mẫu cạnh tranh với kháng nguyên đánh dấu để gắn vào kháng thể cố định
Hai kháng thể khác nhau để tạo phức sandwich
Chỉ kháng nguyên mẫu không cần cạnh tranh
Enzyme thủy phân kháng thể
(Trung bình) Cảm biến sinh học dựa trên aptamer có thể được thiết kế để phát hiện các ion kim loại nhờ vào:
Khả năng tạo phức đặc hiệu của aptamer với ion đó
Sự thay đổi cấu trúc của aptamer khi liên kết với ion
Cả A và B
Aptamer không thể phát hiện ion kim loại
So sánh giữa cảm biến sinh học dựa trên tế bào và dựa trên enzyme để phát hiện chất độc trong nước, ưu điểm của cảm biến tế bào là:
Có thể phát hiện tác động sinh học tổng hợp (synergistic effects) của nhiều chất độc
Cho kết quả định lượng chính xác tuyệt đối cho từng chất
Không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ
Có tuổi thọ rất dài mà không cần bảo dưỡng
Khi sử dụng MIP (molecularly imprinted polymer) trong cảm biến sinh học mô phỏng, quá trình "tạo khuôn" (imprinting) liên quan đến:
Trùng hợp monomer trong sự có mặt của phân tử mẫu (template), sau đó loại bỏ template để lại các khoang nhận biết
Sao chép trình tự DNA của phân tử mục tiêu
Nuôi cấy tế bào trong môi trường có chứa phân tử mục tiêu
Gắn kháng thể lên bề mặt polymer
Cảm biến sinh học dựa trên kháng thể còn được gọi là:
Immunosensor
Enzymatic biosensor
DNA sensor
Cell-based biosensor
Trong cảm biến sinh học dựa trên toàn bộ tế bào, tế bào có thể là:
Vi khuẩn
Nấm men
Tế bào động vật hoặc thực vật
Tất cả các đáp án trên
Một ứng dụng quan trọng của immunosensor trong môi trường là:
Phát hiện các độc tố vi khuẩn (ví dụ: độc tố tả, microcystin)
Đo nồng độ oxy hòa tan
Xác định độ cứng của nước
Phân tích thành phần khoáng chất trong đất
Trong cảm biến sinh học dựa trên DNA, đầu dò DNA (DNA probe) thường là gì?
Một đoạn DNA mạch đơn bổ sung với trình tự mục tiêu
Một đoạn DNA mạch kép ngẫu nhiên
Toàn bộ hệ gene của vi khuẩn
Một plasmid
Một ưu điểm của cảm biến sinh học dựa trên enzyme so với dựa trên tế bào là gì?
Thời gian đáp ứng nhanh hơn do không có màng tế bào cản trở
Có thể phát hiện nhiều chất cùng lúc
Tự tái tạo được bioreceptor
Không cần bảo quản lạnh
Để phát hiện một loại virus trong nước thải, loại cảm biến sinh học nào sau đây là lựa chọn phù hợp nhất?
Cảm biến dựa trên enzyme
Cảm biến dựa trên kháng thể hoặc aptamer đặc hiệu với kháng nguyên virus
Cảm biến dựa trên tế bào toàn bộ
Cảm biến dựa trên MIP chưa được tối ưu
Trong phát triển cảm biến sinh học dựa trên aptamer, bước "SELEX" (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) là quá trình gì?
Tuyển chọn các aptamer có ái lực cao với mục tiêu từ thư viện oligonucleotide ngẫu nhiên
Cố định aptamer lên điện cực
Nhân bản aptamer trong tế bào vi khuẩn
Đánh dấu aptamer bằng chất phát quang
Cảm biến sinh học dựa trên enzyme thường không phù hợp để phát hiện trực tiếp điều nào sau đây?
Các cơ chất của enzyme
Các chất ức chế enzyme
(Dễ) Cảm biến sinh học mô phỏng (biomimetic) sử dụng MIP có ưu điểm nổi bật là:
Khả năng chịu được điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ, pH, dung môi hữu cơ) tốt hơn bioreceptor sinh học
Rẻ hơn tất cả các loại cảm biến khác
Có độ chọn lọc cao hơn kháng thể đơn dòng trong mọi trường hợp
Dễ dàng tạo ra cho bất kỳ phân tử mục tiêu nào mà không cần tối ưu
(Trung bình) Trong cảm biến sinh học dựa trên tế bào, việc sử dụng tế bào biến đổi gene có thể cho phép:
Tạo ra tín hiệu dễ đo hơn (ví dụ: phát quang) khi có mặt chất phân tích
Tăng khả năng kháng các điều kiện môi trường
Loại bỏ hoàn toàn nhu cầu về transducer
Tế bào sống mãi mãi
(Trung bình) Khi một cảm biến sinh học dựa trên enzyme bị "nhiễm độc" (fouling) bởi các chất trong mẫu làm mất hoạt tính enzyme, giải pháp khả thi là:
Sử dụng màng bán thấm để bảo vệ lớp enzyme
Tăng nồng độ enzyme
Giảm thời gian đo
Chỉ đo các mẫu trong suốt
(Trung bình) Một cảm biến miễn dịch kiểu sandwich KHÔNG thể áp dụng cho:
Các kháng nguyên có nhiều epitope (ví dụ: protein lớn)
Các hapten (phân tử nhỏ, chỉ có một epitope)
Vi khuẩn nguyên tế bào
Độc tố protein
với công nghệ cảm biến sinh học hiện nay?
Sử dụng một mảng cảm biến (biosensor array) gồm nhiều bioreceptor đặc hiệu khác nhau (enzyme, kháng thể, aptamer) trên một chip
Sử dụng một cảm biến sinh học dựa trên tế bào duy nhất vì nó phản ứng với mọi thứ
Pha loãng mẫu nhiều lần và đo từng chất một
Chỉ phát hiện chất có độc tính mạnh nhất
(Khó) Trong cảm biến sinh học dựa trên sự ức chế enzyme, tín hiệu đo (ví dụ: dòng điện) sẽ:
Tăng khi nồng độ chất ức chế tăng
Giảm khi nồng độ chất ức chế tăng
Không thay đổi
Dao động ngẫu nhiên
(Dễ) Aptamer được tổng hợp chủ yếu bằng phương pháp:
Tổng hợp hóa học rắn (solid-phase chemical synthesis)
Chiết xuất từ tế bào động vật
Lên men vi sinh vật
Tách chiết từ thực vật
(Dễ) Cảm biến sinh học dựa trên tế bào thường được sử dụng trong các bộ kit đánh giá:
Độc tính sinh học (ecotoxicity)
Hàm lượng carbohydrate
Nồng độ ion kim loại chính xác
Ánh sáng mặt trời
(Trung bình) Khi so sánh cảm biến dựa trên kháng thể đa dòng và đơn dòng, kháng thể đơn dòng thường được ưu tiên trong immunosensor vì:
Tính đồng nhất và đặc hiệu cao hơn
Giá thành thấp hơn
Dễ sản xuất hơn
Có thể nhận diện nhiều epitope khác nhau
Một nhà nghiên cứu muốn phát triển cảm biến sinh học phát hiện nhanh vi khuẩn E. coli trong nước. Loại bioreceptor nào sau đây là KHÔNG phù hợp?
Kháng thể đặc hiệu với kháng nguyên bề mặt của E. coli
Aptamer đặc hiệu với E. coli
Enzyme glucose oxidase
Thực thể phage (bacteriophage) đặc hiệu với E. coli
Trong một cảm biến sinh học dựa trên tế bào vi khuẩn phát quang, nếu mẫu nước có độ đục cao, điều gì có thể xảy ra với kết quả đo?
Độ đục có thể hấp thụ hoặc tán xạ ánh sáng phát quang, làm giảm tín hiệu đo, dẫn đến đánh giá thấp độc tính
Độ đục làm tăng cường độ phát quang
Độ đục không ảnh hưởng gì vì tín hiệu là ánh sáng
Tế bào sẽ chết ngay lập tức
Loại transducer nào chuyển đổi tín hiệu sinh học thành tín hiệu điện?
Transducer quang học
Transducer điện hóa
Transducer nhiệt
Transducer trọng lượng
Cảm biến sinh học quang học thường dựa trên việc đo đạc thông số quang học nào?
Điện trở
Cường độ ánh sáng hấp thụ, phát xạ hoặc huỳnh quang
Nhiệt độ
Khối lượng
Trong cảm biến sinh học điện hóa amperometric, tín hiệu đo là gì?
Dòng điện sinh ra từ phản ứng oxy hóa khử tại điện cực
Điện thế tại điện cực so với điện cực chuẩn
Sự thay đổi trở kháng
Lượng nhiệt tỏa ra
Cảm biến khối lượng vi sai (QCM - Quartz Crystal Microbalance) hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
Đo sự thay đổi tần số dao động của tinh thể thạch anh khi khối lượng bề mặt thay đổi
Đo dòng điện sinh ra do sự tiếp xúc với ánh sáng
Đo sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ
Đo áp suất chất lỏng
So sánh giữa cảm biến quang học dùng sợi quang (optical fiber) và cảm biến điện hóa dùng điện cực in (screen-printed electrode) cho giám sát ô nhiễm tại hiện trường, ưu điểm của cảm biến quang học sợi quang có thể là gì?
Khả năng chống nhiễu điện từ và an toàn trong môi trường dễ cháy nổ
Giá thành chế tạo luôn thấp hơn
Tốc độ đáp ứng luôn nhanh hơn
Dễ dàng tích hợp cho phân tích đa chỉ tiêu đồng thời
Trong cảm biến sinh học điện hóa, loại điện cực nào thường được dùng làm điện cực làm việc (working electrode) do có khoảng thế làm việc rộng và tính trơ hóa học cao?
Điện cực bạc (Ag)
Điện cực vàng (Au) hoặc điện cực than (carbon)
Điện cực kẽm (Zn)
Điện cực chì (Pb)
Cảm biến sinh học quang học dựa trên hiện tượng "cộng hưởng plasmon bề mặt" (Surface Plasmon Resonance - SPR) đo đạc trực tiếp thông số nào?
Sự thay đổi cường độ dòng điện
Sự thay đổi góc cộng hưởng hoặc bước sóng cộng hưởng do thay đổi chiết suất tại bề mặt
Sự thay đổi nhiệt độ
Sự thay đổi tần số dao động
Cảm biến sinh học nhiệt lượng (calorimetric) hoạt động dựa trên nguyên lý:
Đo sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch
Đo lượng nhiệt hấp thụ hoặc tỏa ra từ phản ứng sinh học
Đo sự phát ra ánh sáng hồng ngoại
Đo sự thay đổi độ pH của môi trường
(Trung bình) Trong cảm biến amperometric, để đo dòng điện, người ta thường duy trì:
Điện thế không đổi giữa điện cực làm việc và điện cực tham chiếu
Dòng điện không đổi giữa các điện cực
Điện trở không đổi của dung dịch
Nhiệt độ không đổi của tế bào do
(Trung bình) Cảm biến sinh học dựa trên hiện tượng huỳnh quang thường sử dụng nguồn sáng kích thích có đặc điểm gì?
Có bước sóng dài hơn bước sóng phát xạ huỳnh quang
Có bước sóng ngắn hơn bước sóng phát xạ huỳnh quang
Có cường độ rất thấp để tránh làm mẫu nóng lên
Là ánh sáng đơn sắc màu đỏ
(Trung bình) Cảm biến sinh học trọng lượng vi sai (QCM) hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện. Khi khối lượng bám dính lên bề mặt tinh thể thạch anh tăng lên, tần số dao động của tinh thể sẽ:
Tăng
Giảm
Không đổi
Dao động hỗn loạn
(Trung bình) Loại transducer điện hoá nào do sự thay đổi điện thế (thế) tại điện cực chỉ thị so với điện cực tham chiếu, mà không có dòng điện đáng kể chạy qua?
Amperometric
Potentiometric
Conductometric
Voltammetric
(Trung bình) Trong cảm biến quang học sợi quang (optical fiber biosensor), sợi quang đóng vai trò chính là:
Dẫn và truyền ánh sáng tới và từ vùng cảm biến
Làm phần tử phát hiện trực tiếp biến đổi điện hoá
Khuếch đại tín hiệu điện của cảm biến
Cung cấp nguồn điện cho đầu dò
(Trung bình) Ưu điểm nổi bật của cảm biến nhiệt lượng so với một số loại cảm biến khác là:
Không bị ảnh hưởng bởi độ đục hay màu sắc của mẫu
Có thể phát hiện bất kỳ phản ứng nào có hiệu ứng nhiệt mà không cần chất đánh dấu (label-free)
Thiết bị luôn rất nhỏ gọn và rẻ tiền
Độ nhạy cực cao với mọi loại chất phân tích
(Trung bình) Để tăng độ nhạy cho cảm biến SPR, người ta thường:
Phủ lên bề mặt vàng một lớp mỏng có chiết suất cao
Làm lạnh bề mặt cảm biến
Sử dụng nguồn sáng cường độ rất mạnh
Khuấy mạnh dung dịch mẫu trong khi đo
(Khó) Khi sử dụng cảm biến conductometric để theo dõi phản ứng thủy phân urea xúc tác bởi enzyme urease, tín hiệu đo (độ dẫn điện) sẽ thay đổi thế nào? (Biết rằng phản ứng: Urea + H2O → 2NH4+ + HCO3-)
Độ dẫn điện giảm do tạo ra các ion
Độ dẫn điện tăng do tạo ra các ion làm tăng nồng độ ion trong dung dịch
Độ dẫn điện không đổi vì tổng số ion không thay đổi
Độ dẫn điện dao động không ổn định
(Khó) Một nhược điểm chính của cảm biến trọng lượng (như QCM) khi ứng dụng trong môi trường lỏng là:
Tín hiệu bị suy giảm và nhiễu do sự cản trở dao động của chất lỏng (damping effect)
Không thể phát hiện được các phân tử có khối lượng nhỏ
Luôn yêu cầu mẫu phải ở dạng khí
Bề mặt tinh thể không thể gắn bioreceptor
Trong một cảm biến amperometric dùng enzyme glucose oxidase (GOD) để đo glucose, thường người ta đo dòng điện từ phản ứng thứ cấp của chất trung gian H2O2 hoặc sử dụng chất nhận điện tử trung gian (mediator). Điều này là vì:
Sản phẩm trực tiếp của phản ứng enzyme (gluconolactone) không tạo ra tín hiệu điện trực tiếp để đo.
Enzyme GOD không hoạt động trong dung dịch.
Glucose không bị oxy hóa trực tiếp tại điện cực ở thế thấp.
Cả A và C đều đúng.
So sánh cảm biến potentiometric (ví dụ: điện cực ion chọn lọc) và amperometric. Phát biểu nào sau đây là đúng?
Potentiometric đo dòng điện, amperometric đo điện thế.
Potentiometric thường có thời gian đáp ứng nhanh hơn amperometric.
Amperometric thường có độ nhạy cao hơn và giới hạn phát hiện thấp hơn potentiometric.
Cả hai đều cần một dòng điện lớn chạy qua trong quá trình đo.
Transducer trong cảm biến sinh học nhiệt thường là:
Thermistor (điện trở nhiệt)
Photodiode (điốt quang)
Load Cell (cảm biến tải)
Microphone
Cảm biến sinh học điện hóa conductometric đo sự thay đổi của:
Điện thế
Dòng điện
Độ dẫn điện của dung dịch
Điện trở của điện cực
Ứng dụng điển hình của cảm biến sinh học quang học dựa trên sợi quang là:
Đo nồng độ oxy hòa tan trong nước biển
Phát hiện độc tố vi khuẩn trong thực phẩm từ xa
Trong công nghệ SPR, lớp mỏng kim loại nào thường được sử dụng trên bề mặt lăng kính hoặc sợi quang?
Sắt (Fe)
Đồng (Cu)
Vàng (Au) hoặc Bạc (Ag)
Nhôm (Al)
Trong cảm biến nhiệt lượng, bộ phận cách nhiệt (thermal insulation) xung quanh tế bào phản ứng có vai trò:
Tăng cường sự thoát nhiệt ra môi trường
Giảm thiểu thất thoát nhiệt để tăng độ nhạy do nhiệt độ
Bảo vệ transducer khỏi bị ăn mòn
Làm cho thiết bị đẹp hơn
Đối với cảm biến amperometric, việc sử dụng "mediator" (chất trung gian chuyển điện tử) nhằm mục đích chính là:
Hạ thế oxy hóa khử của phản ứng, cho phép đo ở thế thấp hơn, giảm ảnh hưởng của chất gây nhiễu.
Làm tăng nhiệt độ phản ứng.
Thay đổi màu sắc sản phẩm để dễ đo quang.
Ổn định enzyme trong thời gian dài.
Cảm biến SPR có khả năng theo dõi tương tác phân tử (ví dụ: kháng nguyên - kháng thể) theo thời gian thực (real-time) mà không cần chất đánh dấu. Điều này có được là do:
SPR đo trực tiếp sự thay đổi khối lượng phân tử bám trên bề mặt.
SPR đo trực tiếp sự thay đổi chiết suất cục bộ tại bề mặt kim loại khi có phân tử bám dính.
SPR đo sự phát xạ huỳnh quang từ các phân tử đã được đánh dấu.
SPR đo sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch.
Một nhà nghiên cứu muốn phát triển cảm biến phát hiện vi khuẩn E. coli trong nước dựa trên sự bám dính của vi khuẩn lên bề mặt cảm biến. Loại transducer nào cho phép phát hiện trực tiếp mà không cần gắn nhãn?
Cảm biến trọng lượng (QCM)
Cảm biến SPR
Cảm biến amperometric dùng enzyme
Cả A và B đều được
Đầu dò (transducer) quang học trong cảm biến sinh học có thể là:
Photomultiplier tube (Ống nhân quang)
Photodiode (Điốt quang)
CCD (Charge-Coupled Device)
Tất cả các đáp án trên
Trong cảm biến điện hóa, bộ ba điện cực (three-electrode system) bao gồm:
Điện cực làm việc, điện cực phụ, điện cực tham chiếu
Điện cực dương, điện cực âm, điện cực trung tính
Điện cực đo, điện cực nguồn, điện cực nối đất
Điện cực cảm biến, điện cực chuẩn, điện cực hiệu chỉnh
Cảm biến pH (một dạng cảm biến potentiometric) hoạt động dựa trên nguyên lý:
Dòng điện qua màng thủy tinh đặc biệt
Sự chênh lệch điện thế sinh ra trên màng thủy tinh nhạy ion H+
Sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch theo pH
Lượng nhiệt tỏa ra khi có ion H+
Trong cảm biến quang học do huỳnh quang, bộ lọc thường được đặt giữa nguồn sáng kích thích và detector là:
Bộ lọc thông cao (High-pass filter)
Bộ lọc thông thấp (Low-pass filter)
Bộ lọc hấp thụ (Absorption filter) hoặc bộ lọc tách sóng (Dichroic mirror)
Cảm biến sinh học dựa trên hiệu ứng áp điện (piezoelectric) như QCM thường không thích hợp để phát hiện các phân tử có kích thước rất nhỏ (ví dụ: ion kim loại) trong dung dịch vì:
Sự thay đổi khối lượng quá nhỏ so với nhiễu nền từ môi trường lỏng.
Các ion kim loại không bám được lên bề mặt.
Transducer áp điện chỉ hoạt động trong môi trường khí.
Không có bioreceptor nào nhận diện được ion kim loại.
Khi thiết kế một cảm biến amperometric để phát hiện chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải, việc lựa chọn thế điện cực làm việc cố định cần dựa trên yếu tố nào sau đây?
Thế oxy hoá/khử đặc trưng của chất ô nhiễm hoặc chất trung gian tham gia phản ứng.
Màu sắc của nước thải.
Nhiệt độ môi trường xung quanh.
Áp suất khí quyển tại địa điểm đo.
Một cảm biến SPR được thiết lập để phát hiện thuốc trừ sâu. Người ta cố định enzyme acetylcholinesterase lên bề mặt vàng. Khi có mặt thuốc trừ sâu (chất ức chế enzyme), tín hiệu SPR sẽ thay đổi thế nào so với khi không có chất ức chế? (Giả sử không có cơ chế gắn trực tiếp khác)
Góc cộng hưởng dịch chuyển đột ngột do thuốc trừ sâu bám trực tiếp lên vàng.
Góc cộng hưởng hầu như không thay đổi vì thuốc trừ sâu ức chế enzyme nhưng không làm thay đổi đáng kể khối lượng/chiết suất trên bề mặt.
Góc cộng hưởng dịch chuyển do sự tích tụ sản phẩm phản ứng bị giảm đi (gián tiếp).
Cả B và C đều có thể xảy ra tùy thiết kế.
Điểm khác biệt cơ bản giữa cảm biến conductometric và amperometric là:
Conductometric đo sự thay đổi độ dẫn điện toàn bộ dung dịch, trong khi amperometric đo dòng điện sinh ra từ phản ứng điện hoá tại điện cực.
Conductometric cần điện cực chuẩn riêng biệt, còn amperometric không cần bất kỳ điện cực nào.
Conductometric đo thế điện tĩnh tại điện cực, còn amperometric đo pH dung dịch.
Conductometric chỉ hoạt động trong chân không, còn amperometric chỉ hoạt động trong môi trường khí.
Trong các loại transducer sau, loại nào thường đòi hỏi việc gắn một chất đánh dấu huỳnh quang hoặc enzyme lên bioreceptor để tạo tín hiệu?
Cảm biến SPR
Cảm biến QCM
Cảm biến điện hóa amperometric dùng enzyme (không cần chất đánh dấu nếu đo sản phẩm trực tiếp)
Cảm biến huỳnh quang trực tiếp (có thể cần hoặc không, nhưng thường dùng chất đánh dấu)
Để cải thiện độ nhạy của cảm biến điện hóa, người ta có thể sử dụng vật liệu nano (như nano vàng, carbon nanotube) để chế tạo điện cực. Cơ chế chính của sự cải thiện này là gì?
Tăng diện tích bề mặt hiệu dụng của điện cực, tăng cường khả năng gắn bioreceptor và tín hiệu điện hóa.
Làm điện cực có màu sắc đẹp hơn.
Giảm giá thành sản xuất điện cực.
Tăng độ cứng cơ học của điện cực.
Cảm biến nhiệt lượng thích hợp nhất để phát hiện các phản ứng nào?
Phản ứng có sự thay đổi entanpi ΔH đáng kể.
Phản ứng không tạo ra ion.
Phản ứng chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao.
Phản ứng có sự thay đổi màu sắc mạnh.
Phần 4: Chương 4 – Ứng dụng trong quản lý môi trường (30 câu). Trong môi trường nước, cảm biến sinh học thường được ứng dụng để phát hiện nhóm chất ô nhiễm nào sau đây?
Kim loại nặng, thuốc trừ sâu, độc tố vi khuẩn
Chỉ tiêu độ đục và màu sắc
Nhiệt độ và pH
Lưu lượng dòng chảy
Phần 4: Chương 4 – Ứng dụng trong quản lý môi trường (30 câu). Ứng dụng của cảm biến sinh học trong giám sát không khí có thể phát hiện?
Khí gây hiệu ứng nhà kính CO2 , CH4
Tốc độ gió
Trong môi trường nước, cảm biến sinh học thường được ứng dụng để phát hiện nhóm chất ô nhiễm nào sau đây?
Kim loại nặng, thuốc trừ sâu, độc tố vi khuẩn
Chỉ tiêu độ đục và màu sắc
Nhiệt độ và pH
Lưu lượng dòng chảy
Ứng dụng của cảm biến sinh học trong giám sát không khí có thể phát hiện?
Khí gây hiệu ứng nhà kính (CO2, CH4)
Tốc độ gió
Ánh sáng mặt trời
Độ ẩm tương đối
Thách thức lớn nhất khi triển khai cảm biến sinh học để giám sát ô nhiễm đất liên tục là gì?
Thiết kế đẹp mắt
Độ bền của bioreceptor và transducer trong điều kiện đất phức tạp (độ ẩm, vi sinh, chất hữu cơ)
Màu sắc của đất ảnh hưởng đến độ nhạy
Khó lấy mẫu đất
Cảm biến sinh học dùng vi khuẩn phát quang (Vibrio fischeri) để đánh giá độc tính tổng của mẫu nước hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
Đo cường độ phát quang của vi khuẩn giảm đi khi có chất độc
Đo sự thay đổi màu sắc của vi khuẩn
Đo nhiệt độ vi khuẩn tỏa ra
Đo điện trở của dịch vi khuẩn
Khi muốn thiết kế một mạng lưới cảm biến sinh học không dây (wireless biosensor network) để giám sát ô nhiễm nước sông trên diện rộng, vấn đề kỹ thuật then chốt cần giải quyết là gì?
Nguồn cung cấp năng lượng và tuổi thọ của bioreceptor tại hiện trường
Màu sắc của vỏ cảm biến
Tốc độ truyền dữ liệu phải đạt mức 5G
Trọng lượng của mỗi cảm biến phải rất nặng
Một cảm biến sinh học thương mại dùng để đo nhanh hàm lượng nitrate trong nước dựa trên enzyme nitrate reductase. Nếu mẫu nước có chứa cả ion chloride với nồng độ cao, hiện tượng gì có thể xảy ra ảnh hưởng đến kết quả?
Chloride có thể ức chế cạnh tranh với enzyme, gây nhiễu dương
Chloride không ảnh hưởng gì vì enzyme đặc hiệu tuyệt đối
Chloride làm tăng hoạt tính enzyme, gây nhiễu âm
Chloride làm thay đổi màu transducer
Cảm biến sinh học dùng để phát hiện độc tố vi khuẩn trong nước uống thường sử dụng bioreceptor loại nào?
Enzyme
Kháng thể (antibody)
Tế bào vi khuẩn
DNA probe
Trong giám sát không khí, cảm biến sinh học có thể phát hiện khí nào sau đây?
Oxy (O2)
Nitơ (N2)
Khí metan (CH4) từ các bãi rác
Argon (Ar)
Cảm biến sinh học dựa trên tế bào vi khuẩn phát quang (Vibrio fischeri) thường được ứng dụng để làm gì?
Đo nồng độ oxy hòa tan
Đánh giá độc tính tổng (toxicity screening) của mẫu nước hoặc đất
Phát hiện virus gây bệnh
Đo pH của nước
Khi ứng dụng cảm biến sinh học để giám sát ô nhiễm đất, thách thức lớn nhất là gì?
Độ phức tạp của ma trận đất (nhiều chất cản nhiễu, độ ẩm thay đổi)
Màu sắc của đất
Trọng lượng của đất
Nhiệt độ đất luôn ổn định
Một cảm biến sinh học thương mại phổ biến để đo nhanh glucose trong máu (glucometer) hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
Điện hóa amperometric sử dụng enzyme glucose oxidase
Quang học SPR
Nhiệt lượng
Trọng lượng vi sai QCM
Xu hướng phát triển cảm biến sinh học cho giám sát môi trường hiện nay là gì?
Hướng đến các cảm biến nhỏ gọn, di động, tích hợp không dây (wireless)
Chỉ tập trung vào cảm biến lớn trong phòng thí nghiệm
Sử dụng bioreceptor không ổn định
Tăng giá thành để nâng cao chất lượng
Trong ứng dụng phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu organophosphate trong nước, tại sao cảm biến sinh học dựa trên enzyme acetylcholinesterase (AChE) lại được ưa chuộng?
Vì enzyme AChE bị ức chế đặc hiệu bởi organophosphate, dẫn đến giảm tín hiệu đo, từ đó suy ra nồng độ chất ức chế
Vì enzyme AChE rất rẻ và dễ tổng hợp
Vì organophosphate là cơ chất trực tiếp của AChE
Vì AChE phát ra ánh sáng khi gặp organophosphate
Khi triển khai một mạng lưới cảm biến sinh học không dây (wireless biosensor network) để giám sát ô nhiễm nước sông, yếu tố nào sau đây là quan trọng nhất để đảm bảo tính khả thi?
Thiết kế đẹp mắt của cảm biến
Nguồn cung cấp năng lượng lâu dài và ổn định (như pin mặt trời)
Tốc độ truyền dữ liệu phải đạt 5G
Cảm biến phải có màu sắc nổi bật
Ứng dụng của cảm biến sinh học trong môi trường đất không bao gồm việc phát hiện:
Kim loại nặng (như Pb, Cd)
Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật
Nhiệt độ của đất
Độc tố vi nấm
Một ví dụ về cảm biến sinh học thương mại dùng trong an toàn thực phẩm và môi trường là bộ kit phát hiện độc tố aflatoxin bằng phương pháp sắc ký miễn dịch (ELISA). Đây thực chất là cảm biến sinh học loại nào?
Cảm biến dựa trên kháng thể (immunosensor)
Cảm biến dựa trên enzyme không đặc hiệu
Cảm biến dựa trên tế bào thần kinh
Cảm biến dựa trên DNA
Đối với giám sát ô nhiễm không khí trong nhà máy, cảm biến sinh học có thể phát hiện hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) bằng cách sử dụng bioreceptor nào?
Enzyme phân hủy VOC
Kháng thể đặc hiệu với VOC
Tế bào vi khuẩn nhạy cảm với VOC
Tất cả đều có thể
Cảm biến sinh học dùng để phát hiện ion kim loại nặng (ví dụ: Hg2+) trong nước thường sử dụng bioreceptor nào?
Enzyme bị ức chế bởi kim loại
DNA aptamer đặc hiệu với ion kim loại
Kháng thể đơn dòng
Tế bào nấm men
Trong xu hướng phát triển "lab-on-a-chip" (phòng thí nghiệm trên vi chip) tích hợp cảm biến sinh học, ưu điểm chính là gì?
Giảm kích thước, tiêu hao ít mẫu và hóa chất, tự động hóa, cho kết quả nhanh
Tăng giá thành sản phẩm
Làm cho thiết bị cồng kềnh hơn
Chỉ dùng được trong phòng thí nghiệm lớn
Một cảm biến sinh học được thiết kế để phát hiện vi khuẩn E. coli O157:H7 trong nước. Ngoài việc sử dụng kháng thể đặc hiệu, người ta có thể sử dụng thực thể thực khuẩn thể (bacteriophage) làm bioreceptor. Ưu điểm của bacteriophage so với kháng thể là gì?
Khả năng tự nhân lên, tăng tín hiệu, và độ bền cao
Luôn rẻ hơn kháng thể
Dễ dàng gắn lên mọi loại transducer
Không cần bảo quản lạnh
Khi sử dụng cảm biến sinh học để giám sát liên tục nồng độ nitrate trong nước sông, yếu tố nào sau đây có thể gây ra sự sai lệch lớn nhất trong kết quả đo?
Sự thay đổi nhiệt độ nước theo mùa ảnh hưởng đến hoạt động enzyme nitrate reductase
Màu sắc của nước sông
Tốc độ dòng chảy của sông
Độ sâu của điểm lấy mẫu
Cảm biến sinh học có thể được dùng để đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý bằng cách:
Đo các chỉ tiêu hóa lý như COD, BOD
Đo độc tính tổng bằng cảm biến tế bào
Đo nồng độ các chất dinh dưỡng (N, P)
Tất cả các đáp án trên
Trong các loại cảm biến sau, loại nào thích hợp nhất để phát hiện nhanh vi khuẩn gây bệnh trong nước (ví dụ: Salmonella)?
Cảm biến điện hóa sử dụng kháng thể (immunosensor)
Cảm biến nhiệt lượng
Cảm biến pH
Cảm biến độ đục
Một xu hướng trong phát triển cảm biến sinh học môi trường là sử dụng vật liệu sinh học mới như "aptamer". Aptamer có ưu điểm gì?
Được sàng lọc in vitro, không cần động vật, ổn định nhiệt, dễ tổng hợp và biến đổi
Luôn có ái lực cao hơn kháng thể
Chỉ nhận diện được protein
Không thể dùng cho cảm biến điện hóa
Để phát hiện đồng thời nhiều loại thuốc trừ sâu khác nhau trong một mẫu nước, người ta có thể phát triển cảm biến sinh học dạng "mảng" (array). Công nghệ này thường dựa trên nguyên lý nào?
Gắn nhiều loại bioreceptor khác nhau (enzyme, kháng thể, aptamer) lên các vị trí xác định trên một chip và đọc tín hiệu song song
Sử dụng một loại enzyme duy nhất cho tất cả thuốc trừ sâu
Trộn lẫn nhiều loại kháng thể vào một giếng đo duy nhất
Dùng tế bào vi khuẩn đa dụng
Cảm biến sinh học có thể hỗ trợ đạt được các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs) của Liên Hợp Quốc, đặc biệt là mục tiêu nào liên quan đến nước sạch?
SDG 6: Nước sạch và vệ sinh
SDG 7: Năng lượng sạch và giá rẻ
SDG 13: Hành động vì khí hậu
Tất cả các đáp án trên
Khi lựa chọn cảm biến sinh học cho giám sát môi trường tại hiện trường, yếu tố nào thường được cân nhắc sau cùng?
Độ chính xác và độ nhạy
Tính di động và dễ sử dụng
Giá thành và chi phí vận hành
Thời gian đáp ứng
Một cảm biến sinh học dựa trên enzyme urease được dùng để đo urea trong nước thải. Tuy nhiên, mẫu nước thải chứa nhiều ion kim loại nặng. Hiện tượng gì có thể xảy ra?
Ion kim loại nặng có thể ức chế enzyme urease, dẫn đến kết quả thấp hơn thực tế
Ion kim loại nặng sẽ làm tăng hoạt tính enzyme, kết quả cao hơn
Không ảnh hưởng vì enzyme rất đặc hiệu
Enzyme sẽ bị mất hoàn toàn sau một lần đo
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, cảm biến sinh học có thể đóng góp vào việc giám sát khí nhà kính bằng cách nào?
Phát hiện khí metan (CH4) từ các bãi rác, trang trại chăn nuôi
Đo nồng độ carbon dioxide (CO2) trong không khí
Phát hiện khí nitơ oxit (N2O) từ đất nông nghiệp
Tất cả các đáp án trên
Khi phát triển cảm biến sinh học cho ứng dụng thực tế, giai đoạn thử nghiệm hiện trường (field testing) là rất quan trọng. Lý do chính là:
Để đánh giá hiệu suất thực của cảm biến trong điều kiện môi trường thực với các yếu tố gây nhiễu mà trong phòng thí nghiệm không có
Để quảng bá sản phẩm cho công chúng
Để giảm chi phí nghiên cứu
Để có dữ liệu đẹp hơn cho báo cáo
Kỹ năng nào được rèn luyện qua hoạt động seminar nhóm trong môn học?
Kỹ năng đọc hiểu bài báo khoa học tiếng Anh
Kỹ năng trình bày và thuyết trình
Kỹ năng làm việc nhóm
Tất cả các đáp án trên
Khi đọc một bài báo khoa học về cảm biến sinh học mới, phần "Kết quả và Thảo luận" thường cung cấp thông tin gì quan trọng nhất?
Các tác giả và địa chỉ liên hệ
Số liệu thực nghiệm, đồ thị, phân tích về hiệu suất cảm biến (độ nhạy, giới hạn phát hiện, độ chọn lọc...)
Danh sách các hóa chất sử dụng
Lời cảm ơn tài trợ
Dựa trên kiến thức về cấu tạo cảm biến sinh học, nếu được yêu cầu đề xuất một quy trình phát hiện dư lượng kháng sinh tetracycline trong nước thải, bước đầu tiên hợp lý nhất là gì?
Xác định mục tiêu phân tích (tetracycline), tìm hiểu đặc tính hóa học và sinh học của nó để lựa chọn bioreceptor phù hợp (ví dụ: aptamer đặc hiệu với tetracycline)
Mua ngay một cảm biến thương mại đắt tiền nhất
Thu thập mẫu nước thải ngay lập tức mà không có kế hoạch
Bỏ qua việc tìm hiểu về chất cần phát hiện
Thái độ và ý thức bảo vệ môi trường được hình thành qua môn học này thông qua việc:
Hiểu được tầm quan trọng của công nghệ giám sát trong việc phát hiện sớm và kiểm soát ô nhiễm
Chỉ tập trung vào lý thuyết mà không quan tâm ứng dụng
Cho rằng công nghệ cảm biến là duy nhất có thể giải quyết mọi vấn đề môi trường
Không cần thay đổi hành vi cá nhân
So sánh ưu điểm của cảm biến sinh học dựa trên enzyme và dựa trên kháng thể trong việc phát hiện chất ô nhiễm hữu cơ nhỏ (ví dụ: thuốc trừ sâu). Phát biểu nào sau đây đúng?
Cảm biến enzyme thường dựa trên cơ chế ức chế, cho phép phát hiện nhóm chất có cấu trúc tương tự; cảm biến kháng thể có độ đặc hiệu rất cao với một chất duy nhất
Cảm biến enzyme luôn có độ nhạy cao hơn cảm biến kháng thể
Cảm biến kháng thể luôn rẻ hơn và bền hơn cảm biến enzyme
Chỉ có cảm biến kháng thể mới phát hiện được chất hữu cơ nhỏ
Khi thiết kế một cảm biến sinh học cho giám sát liên tục nồng độ amoniac (NH3) trong không khí chuồng trại, việc lựa chọn transducer nên dựa trên yếu tố nào?
Transducer phải phù hợp với cơ chế tạo tín hiệu (ví dụ: thay đổi pH, hoặc phản ứng enzyme tạo ra ion) và điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm)
Transducer phải có màu sắc bắt mắt
Transducer phải đắt tiền nhất
Transducer phải rất lớn để dễ lắp đặt
Một nhóm nghiên cứu công bố một cảm biến sinh học điện hóa dùng aptamer để phát hiện chì (Pb2+) với giới hạn phát hiện rất thấp (0.1 nM) trong nước cất. Tuy nhiên, khi áp dụng cho mẫu nước sông, kết quả không ổn định. Nguyên nhân chính có thể là gì?
Trong nước sông có nhiều chất gây nhiễu (ion khác, chất hữu cơ) có thể ảnh hưởng đến sự gấp cuộn của aptamer hoặc gây nhiễu tín hiệu điện hóa
Nước sông có nhiệt độ khác nước cất
Aptamer không đặc hiệu với Pb2+
Thiết bị đo bị hỏng
Kỹ năng giải quyết vấn đề trong môn học này được rèn luyện qua việc:
Phân tích các tình huống ô nhiễm cụ thể và đề xuất giải pháp sử dụng cảm biến sinh học phù hợp
Chỉ học thuộc các nguyên lý hoạt động
Không cần làm bài tập nhóm
Phụ thuộc hoàn toàn vào giảng viên
Việc tham gia thảo luận nhóm và seminar giúp sinh viên nâng cao kỹ năng nào sau đây?
Giao tiếp và phản biện
Làm việc độc lập mà không cần hợp tác
Ghi nhớ máy móc
Tránh né trách nhiệm
Xét một cảm biến sinh học lý tưởng cho mục đích cảnh báo sớm ô nhiễm nguồn nước uống. Thứ tự ưu tiên các tiêu chí sau đây nên như thế nào? 1. Độ tin cậy cao (ít báo động giả) 2. Thời gian đáp ứng nhanh 3. Có khả năng phát hiện đa chỉ tiêu 4. Giá thành cực thấp
1 > 2 > 3 > 4
4 > 3 > 2 > 1
2 > 1 > 3 > 4
3 > 4 > 1 > 2
