用于硫醇分析物的传感器

摘要

本发明涉及用于硫醇分析物的传感器、传感器阵列和使用所述传感器探测硫醇分析物的方法。

权利要求

1.一种用于硫醇分析物的传感器，包括：

氧化还原活性蛋白，其一旦与硫醇分析物相互作用则发生物理特性中的变化，

转导器，一旦在所述氧化还原活性蛋白的所述物理特性中发生所述变化，所述转导器将所述物理特性中的所述变化转换成电信号，其中所述氧化还原活性蛋白存在于所述传感器内的第一层或一个点或复数个点中，所述传感器还包括覆盖所述第一层或所述点或所述复数个点的涂层，所述涂层包括酶，其中所述酶能够将无氧化还原活性分析物转化成氧化还原活性化合物，或所述酶一旦与无氧化还原活性分析物反应能够产生氧化还原活性化合物。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述物理特性选自以下组：氧化还原状态、电导率/电阻系数、电流、电势、电容、吸光率、透光率、反射率、折射率、荧光、磷光、发光、由重量分析或质量敏感共振技术确定的质量、由量热法确定的热量、所述蛋白的构象和生理活性。

3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述氧化还原活性蛋白是能够可逆转移电子的蛋白。

4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述氧化还原活性蛋白是从包括以下的组中选择：能够在两个半胱氨酸残基之间可逆地形成二硫键的蛋白，具有辅基的蛋白，包括铜的金属蛋白，包含非血红素铁的金属蛋白，包含血红素结合铁的金属蛋白，包含氧化还原活性基团的膜蛋白。

5.根据权利要求2所述的传感器，其中所述物理特性是吸光率、透光率、反射率、折射率、荧光、磷光或发光，并且其中所述转导器将吸光率、透光率、反射率、折射率、荧光、磷光或发光中的所述变化转换成电信号，其中所述转导器是光度计或分光光度计或测量光强度的其它装置。

6.根据权利要求2所述的传感器，其中所述物理特性是所述蛋白的氧化还原状态，以及其中所述转导器将所述氧化还原状态中的所述变化转换成电信号，所述转导器是电极，所述氧化还原活性蛋白已经固定化在所述电极上。

7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述固定化经由化学吸附或物理吸附发生。

8.根据权利要求6所述的传感器，其中所述电极由选自如下的材料制成：金属，金属氧化物，碳，导电聚合物，或复合材料。

9.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述氧化还原活性蛋白固定化在电极或非导电基质上的所述第一层中。

10.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述氧化还原活性蛋白一旦与所述氧化还原活性化合物相互作用则发生如权利要求1-9任一项所限定的物理特性中的变化。

11.根据权利要求1所述的传感器，其中所述硫醇分析物选自包括如下的组：C1-C20脂肪硫醇、芳香硫醇、氨基酸的侧链、具有硫醇基团的多肽的侧链，在溶剂中溶解的硫醇化合物，和气相中的挥发性硫醇。

12.一种传感器阵列，包括如在权利要求1-11任一项中所限定的复数个传感器。

13.一种探测硫醇分析物的方法，包括将根据权利要求1-11任一项的传感器或根据权利要求12的传感器阵列暴露给疑似包含硫醇分析物的样品，测量一旦所述物理特性发生变化则由转导器产生的电信号的存在或不存在，其中电信号的存在和幅度表示所述样品中硫醇分析物的存在和数量。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述样品，除了一种或若干种硫醇分析物，还包含有其它化学品或所述其它化学品的混合物。

15.根据权利要求13-14任一项所述的方法，其中所述样品是气态、液态或固态。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述其它化学品选自胺、醇、醛、酮、羧酸、烃和卤代烃。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述样品，除了一种或若干种硫醇分析物，还包含有水。

18.根据权利要求13-17任一项所述方法的用途，用于食物质量测定、农业测定、用于炸药的安全测定、毒素或有害化学物质，和/或用于环境监测。

说明书

用于硫醇分析物的传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及用于硫醇分析物的传感器、传感器阵列和使用所述传感器探测硫醇分析物的方法。

背景技术

[0002] 当今，硫醇探测用在不同领域，诸如：检查涉及硫醇化合物的物理状态或病症的医学应用。指示性的硫醇化合物源可以是呼吸、唾液、血液、尿液、血浆、脑脊液或脓。例如，呼吸分析可以用于探测口臭，用于食物新鲜分析或过程分析的食品产业，以及用于静态或移动的环境监测(水、污水、空气)。

[0003] 用于硫醇分析物的设备例如是：

[0004] 分析方法

[0005] ·与质谱法结合的气相色谱法。可以对挥发性化合物的复杂混合物进行分析。不同物质由色谱法进行分离并接着由质谱法来识别。这些设备通常是非常昂贵的且需要高度专门技术来操作它们。

[0006] 化学传感器

[0007] ·与气体传感器结合的气相色谱法

[0008] ·包括化学传感器或传感器阵列的各种电子鼻(eNose)装置。具有多个基于实验室的装置和原型。

[0009] ·金属氧化物传感器

[0010] ·基于电流测定法的电化学装置

[0011] ·导电聚合物

[0012] ·基于涂有聚合物的质量敏感压敏传感器(piezosensor)的QCM装置

[0013] ·有机染料和光学探测

[0014] 生物传感器(在液相中典型使用)

[0015] ·酶催化反应和反应物出现或其析出物的消耗的探测；例如利用包含黄素的单加氧酶或单胺氧化酶或巯基氧化酶。

[0016] ·酶，像辣根过氧化物酶，其催化可测量的反应，所述可测量的反应受到硫醇的干扰。从而，硫醇和中间状态的酶起反应并且减少其表观活性。

[0017] 具有类似的探测原理的用于其它分析物而不是硫醇的生物传感器(典型地在液相中)：

[0018] ·例如葡萄糖氧化酶，其用于对其生理底物葡萄糖进行传感。通过对从葡萄糖转换至辅因子FAD的电子进行计数来进行探测。

[0019] 对于应用中的高级硫醇传感器，传感器必须在复杂环境中可靠地运行以及探测硫醇化合物，即使存在如胺、醇或水的其它化合物。很多化学传感器响应硫醇，以及其它化合物，这是由于交叉反应。这种交叉反应例如可以通过先前的分离步骤得以减少或得以消除，所述先前的分离步骤需要另外的硬件，而不是传感器自身。另外一种可能就是通过传感器阵列和模式识别算法来测量交叉反应自身。然而，已知的另外一种方法就是使用酶，其提供用于复杂混合物的硫醇分析物探测的特异识别。酶的硫醇探测方法基于硫醇转化反应和酶的催化使用。产物的生成或析出物的消耗表示样品中硫醇的存在和/或数量。在任何情况，但是，该方法需要装置内的某些共反应物的可控制存在和特定的反应条件。

发明内容

[0020] 相应地，本发明的目的是提供用于探测硫醇分析物的传感器，其能够探测硫醇，即使存在其它化合物。本发明的目的还要提供用于硫醇分析物的传感器，其没有显示出或显示很少的交叉反应。而且，本发明的目的是提供用于硫醇分析物的传感器，其在复杂环境中操作。本发明的目的还要提供传感器，其可以用于气体和液相中的分析物。本发明的目的还要提供传感器，其允许实时分析。本发明的目的还要提供传感器，其不需要任何待测量的共反应物。本发明的目的还要提供传感器，其适于各种分析物。

[0021] 所有这些目的由用于硫醇分析物的传感器加以解决，其包括：

[0022] 氧化还原活性蛋白，其与硫醇分析物相互作用时，发生物理特性中的变化，[0023] 转导器，一旦在所述氧化还原活性蛋白的所述物理特性中发生所述变化，其将所述物理特性中的所述变化转换成电信号。

[0024] 在一个实施方式中，所述氧化还原活性蛋白直接与所述转导器连接。如在此使用的，术语“直接连接”意为指在所述蛋白和所述转导器之间的直接物理接触。其实例是所述转导器上的蛋白固定化。

[0025] 在一个实施方式中，所述转导器转换在所述氧化还原活性蛋白的所述物理特性中的所述变化，不包括或使用电子媒介体化合物，诸如氢醌。

[0026] 在一个实施方式中，从氧化还原状态、电导率/电阻系数、电流、电势、电容、吸光率、透光率、反射率、折射率、荧光、磷光、发光、由重量分析或质量敏感共振技术确定的质量、由量热法确定的热量、所述蛋白的构象和生理活性的组中选择所述物理特性。

[0027] 在一个实施方式中，所述氧化还原活性蛋白是能够可逆地转移电子的蛋白。

[0028] 在一个实施方式中，所述氧化还原活性蛋白是从包括以下的组中选择：可以在两个半胱氨酸残基之间可逆地形成二硫键的蛋白，诸如硫氧还蛋白，具有辅基，如单胺氧化酶中的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)和黄素单核苷酸(FMN)的蛋白，包括铜的金属蛋白，诸如超氧化物歧化酶，包含非血红素铁的金属蛋白，诸如铁氧化还原蛋白，包含血红素结合铁的金属蛋白，诸如细胞色素c、辣根过氧化物酶、肌红蛋白、血红蛋白、过氧化氢酶，包含氧化还原活性基团的膜蛋白，诸如细胞色素c氧化酶。

[0029] 在一个实施方式中，所述物理特性是吸光率、透光率、反射率、折射率、荧光、磷光或发光，以及所述转导器将吸光率、透光率、反射率、折射率、荧光、磷光或发光中的变化转换成电信号，其中所述转导器是光度计或分光光度计或用于测量光强或任何前述光学特性的其它装置。

[0030] 在实施方式中，其中所述物理特性是吸光率或任何前述其它光学特性，优选地将氧化还原活性蛋白固定化在透明的或反射的电极上，或将其固定在非导电透明或反射基质上，诸如玻璃。透明电极的实例是掺氟的氧化锡(FTO)或掺铟的氧化锡(ITO)。在这些“光学”实施方式中，任何前述光学特性的变化可以转换成电信号，并且任选地，如果在氧化还原状态有变化，则这种变化另外也可以转换成电信号。

[0031] 在一个实施方式中，所述物理特性是所述蛋白的氧化还原状态，并且其中所述转导器将所述氧化还原状态中的所述变化转换成电信号，其中所述转导器是电极，所述氧化还原活性蛋白已经被固定化在所述电极上，其中所述固定化优选经由化学吸附作用或物理吸附作用而发生。

[0032] 在一个实施方式中，所述电极是由从以下材料中选择的材料制成的：诸如金、合金的金属，诸如氧化锡的金属氧化物，如FTO或ITO，诸如石墨或碳纳米管(nanotube)的碳，诸如聚苯胺的导电聚合物，或诸如有机互连的金属纳米粒膜的复合材料。

[0033] 在一个实施方式中，所述氧化还原活性蛋白存在于所述传感器内的第一层或一个点或复数个点中，其中优选地，将所述氧化还原活性蛋白固定化在电极或非导电基质上的所述第一层中，其中更优选地，所述电极是如上所定义的转导器。在一个实施方式中，所述传感器还包括覆盖所述第一层或所述点或所述复数个点的涂层，其中所述涂层包括酶，所述酶能将无氧化还原活性分析物转化成氧化还原活性化合物，或所述酶当与无氧化还原活性分析物，诸如硫醇、醇起反应时，能够产生氧化还原活性化合物，诸如H2O2、NAD/NADH、NADP/NADPH，其中优选地，当与所述氧化还原活性化合物相互作用时所述氧化还原活性蛋白发生如上所限定的物理特性中的变化。

[0034] 在一个实施方式中，所述涂层由聚合材料制成，所述聚合材料选自多糖诸如淀粉、琼脂糖、藻酸盐、壳聚糖、阿拉伯胶，多肽诸如明胶，非多糖，非多肽聚合物诸如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、聚胺、聚氧化物、聚砜、聚苯乙烯、聚醚、聚亚胺，或所提及的聚合物的任何组合。

[0035] 在一个实施方式中，在所述涂层中的所述酶不同于在所述第一层中的所述氧化还原活性蛋白，且优选地选自于硫醇氧化酶、醇氧化酶、胺氧化酶、醛氧化酶、亚硫酸盐氧化酶、核苷氧化酶、己糖氧化酶、氨基酸氧化酶、硝基烷氧化酶、乙醇胺氧化酶、胆碱氧化酶、视黄醛氧化酶、硫胺素氧化酶、腐胺氧化酶、肌氨酸氧化酶、丙酮酸盐氧化酶、苹果酸盐氧化酶、乙醛酸氧化酶、草酸盐氧化酶、乳酸盐氧化酶、胆固醇氧化酶、蜕化素氧化酶、超氧化物岐化酶、羰基脱氢酶、羧酸还原酶、甲苯双加氧酶、一氧化二氮还原酶、一氧化氮还原酶、和氮氧化物(nitrogen oxide)还原酶。

[0036] 在一个实施方式中，所述硫醇分析物选自包括如下的组：C1-C20脂肪硫醇、芳香硫醇、诸如半胱氨酸的氨基酸的侧链、具有硫醇基团的多肽的侧链，诸如谷胱甘肽，在溶剂中溶解的硫醇化合物，和气相中的挥发性硫醇。

[0037] 本发明的目的还可以通过传感器阵列得以解决，包括复数个上述限定的传感器。

[0038] 本发明的目的还可以通过探测硫醇分析物的方法得以解决，包括使根据本发明的传感器或根据本发明的传感器阵列暴露在疑似包含硫醇分析物的样品中，测量当所述物理特性变化时由转导器生成的电信号的存在或不存在，其中电信号的存在和幅度表示所述样品中硫醇分析物的存在和数量。

[0039] 在一个实施方式中，所述样品包含，除了一种或若干种硫醇分析物，还有其它化学品，诸如胺、醇、醛、酮、羧酸、烃、卤代烃、或水，或所述其它化学品的混合物。

[0040] 在一个实施方式中，所述样品是气态、液态或固态。

[0041] 本发明的目的还可以通过将根据本发明的方法用于下述用途得以解决，所述方法用于医学诊断、保健诊断、食物质量测定、农业测定、用于炸药的安全测定、毒素或有害化学物质，和/或用于环境监测。

[0042] 本发明的目的还可以通过改变从一种分析物至另一种分析物的传感器特异性的方法得以解决，所述方法包括：

[0043] a)提供根据本发明的传感器，但是没有涂层，

[0044] b)将涂层应用到所述传感器上，所述涂层包括酶，所述涂层和所述酶即为上述限定的。

[0045] 在一个实施方式中，所述方法还包括步骤：

[0046] c)将所述涂层和所述酶从所述传感器移除，以及

[0047] d)将另一涂层应用到所述传感器上，所述其它涂层包括另一种酶，所述其它涂层和所述其它酶即为上述限定的，但是不同于步骤b)的涂层和酶。

[0048] 本发明的目的还可以由试剂盒得以解决，所述试剂盒包括根据本发明的传感器，但是没有涂层，以及将涂层应用到所述传感器上的工具，所述涂层包括酶，所述涂层即为上述限定的，所述酶即为上述限定的，其中所述工具包括如上述限定的聚合物材料，以及所述酶。

[0049] 本发明的目的还可以通过探测分析物的方法得以解决，包括将包括根据本发明的涂层的传感器或这种传感器的传感器阵列暴露于疑似包含分析物的样品中，测量当所述物理特性变化时由转导器生成的电信号的存在或不存在，其中电信号的存在和幅度表示所述样品中的分析物的存在和数量。

[0050] 适用于这种传感器和探测方法的分析物的实例包括硫醇、醇、胺、羰基化合物、羧酸、氨基酸、碳水化合物、硫氧化物、诸如甲苯、苯、甲烷、乙烷、N2O、NO和NO2的脂肪族和芳香族化合物。

[0051] 如在此使用的，术语“氧化还原活性蛋白”意指能够可逆地转移电子的蛋白。“氧化还原活性蛋白”能够得以可逆地还原或氧化。如在此使用的“转导器”意指允许氧化还原蛋白的物理特性的变化转换成可被探测的电信号的任何工具。转导器的实例是电极、光度计、分光光度计、光电倍增管、光电二极管、荧光显微镜、荧光分光光度计、SPR分光计，以及其它分光镜装置，热量计，石英晶体微天平分析仪和重量分析装置。如在此使用的术语“可逆地转移电子”意指如下过程，在所述过程中，氧化还原活性蛋白接受或给予一个或若干个电子，以及然后分别在别处，给予接受它/它们，例如给或来自反应参与物。

[0052] 本发明的目的还可以由电子装置得以解决，所述电子装置包括根据本发明的传感器或传感器阵列。这种装置优选地选自计算机、移动电话、便携式盒式播放器(随身听)或MP3播放器、遥控器、照相机、GPS装置或显示器。传感器或传感器阵列也可以集成于日用品，诸如纺织品、衣服、个人卫生物品例如牙刷。

[0053] 应该注意的是氧化还原活性蛋白一旦与硫醇分析物相互作用，则氧化还原活性蛋白发生一个或若干个物理特性中的变化。例如，可以改变其吸收特性，或可以改变其分子量，或可以改变其氧化还原状态。同样地，一旦与硫醇分析物相互作用，氧化还原活性蛋白也可以同时发生若干个物理特性中的变化，诸如吸收特性和氧化还原状态。转导器将物理特性的任何变化转换成电信号。根据一旦氧化还原蛋白与硫醇分析物相互作用就发生变化的物理特性的类型，转导器可以采用多种形式，并且上面列出了转导器的实例。因此应该注意的是，在一个实施方式中，在蛋白的氧化还原状态中可以发生变化，即某种意义上的电变化，它们自身将通过转导器转换成电信号。

[0054] 首先，本发明描述硫醇探测装置，所述硫醇探测装置基于硫醇和蛋白之间的特异性反应。从而，蛋白通过电子转移而直接与硫醇化合物相互作用。蛋白改变的氧化还原状态被探测为定性和定量指示硫醇的存在。蛋白的多肽链或蛋白的紧密结合的辅因子发生变化。相比化学受体材料，本发明使用氧化还原活性蛋白进行硫醇识别。相比其它蛋白介导方法，本发明使用蛋白氧化还原状态的变化的直接读出，尽管使用蛋白作为反应催化剂。从而，共反应物控制使用的需要得以避免。(图1)。对气相分析来说，读出原理的简单性尤其有益。

[0055] 根据本发明实施方式应该注意的是，在硫醇转化反应中，氧化还原活性蛋白不能催化地用作酶；在一个实施方式中，氧化还原活性蛋白在有机体中不具有体内生理功能以转化硫醇或催化这种硫醇转化。在本发明中，考虑到氧化还原活性蛋白没有参与硫醇转化反应的体内生理功能，除了氧化还原活性蛋白自身或与所述氧化还原活性蛋白相关的辅因子或辅基，参与这种硫醇转化反应的共反应物的存在是没有必要的。

[0056] 令人惊讶的是，不将硫醇转化为它们体内生理功能的蛋白在装置中是可以使用的。例如，细胞色素c就是已知改组(shuffle)两种跨膜蛋白复合体之间电子的蛋白。关于转化代谢物例如硫醇的酶的功能，对细胞色素c来说并非已知的。但是，在根据本发明的方法中，蛋白可以简单地被认为是包括蛋白和硫醇的氧化还原反应的一个参与者。然后假定其它氧化还原对也是相关的，如蛋白和氧气之间。通过氧气的蛋白氧化应该消除通过硫醇还原生成的信号。令人奇怪的是，本发明人并没有观察到由氧气的信号消除。

[0057] 应该注意的是，根据本发明的传感器也能够使复杂混合物，即除了硫醇之外也包含其它化学品，诸如胺、醇或水的混合物中的硫醇分析物得以选择性的探测。

[0058] 氧化还原活性蛋白的实例是：

[0059] ·包含血红素结合铁的金属蛋白，像细胞色素c、辣根过氧化物酶、肌红蛋白、血红蛋白、过氧化氢酶、微过氧化物酶

[0060] ·包含非血红素铁的金属蛋白，像铁氧化还原蛋白

[0061] ·包含铜的金属蛋白，像超氧化物歧化酶

[0062] ·包含像FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)的有机辅因子的蛋白，如巯基氧化酶、单胺氧化酶，或包含像FMN(黄素单核苷酸)的有机辅因子的蛋白，如包含黄素的单加氧酶，或包含像NAD(P)(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸))的有机辅因子的蛋白

[0063] ·在脂质双层(膜蛋白)中天然发现的氧化还原活性蛋白诸如细胞色素c氧化酶[0064] ·这些蛋白的所有类型衍生物，诸如化学修饰或突变

[0065] 应该注意的是，术语“氧化还原活性蛋白”还包括之前提及的蛋白的衍生物。这种衍生物可以是化学修饰的蛋白，在所述蛋白中其它化合物，诸如糖、脂质等，或特定的化学官能度已经添加到蛋白上。这种化学修饰的实例由Thomas E.Creighton，Freeman，1993在“proteins”中进行了略述并且对本领域的技术人员来说是已知的。同样地，之前提及的蛋白的衍生物可以包括突变，其中分别地，蛋白的氨基酸序列的氨基酸残基已经缺失、改变或另外的氨基酸已经被插入或连接。优选地，这种突变至少70％，优选地至少80％，更优选地至少90％，更优选地至少95％，最优选地至少99％相同于氧化还原活性蛋白的原始序列。

[0066] 根据本发明的一个实施方式，氧化还原活性蛋白可以是包含氧化还原活性蛋白的转导器材料的一部分。

[0067] 该转导器材料由如下制成：

[0068] ·像金属诸如金或合金的导电材料

[0069] ·像金属氧化物诸如氧化锡的半导电材料

[0070] ·由碳诸如石墨或碳纳米管制成的材料

[0071] ·导电聚合物

[0072] ·像有机互连金属纳米粒的复合材料

[0073] 该转导器材料可以由任何技术制备，像：

[0074] ·层层组装(浸渍、流通池、涂层)

[0075] ·涂层(如旋转、浸渍、滴或喷射涂层)

[0076] ·化学或物理蒸汽淀积

[0077] ·烧结

[0078] ·自我组装

[0079] ·印制(如喷墨印制、筛网印制)

[0080] ·模冲(stamping)

[0081] ·浸泡

[0082] 在一个实施方式中，氧化还原活性蛋白存在于一层中或作为一层，如前面提及的第一层，在根据本发明的传感器内。同样地，其还可以作为传感器内的一个点或复数个点。该层和点施加于传感器上或传感器中的表面上，优选地在转导器的表面上。

[0083] 在一个实施方式中，硫醇分析物可以是：

[0084] ·短链或长链脂肪硫醇，如C1-C20硫醇，

[0085] ·芳香硫醇

[0086] ·多肽侧链，像谷胱甘肽

[0087] ·像半胱氨酸的氨基酸的侧链

[0088] ·溶解在溶剂中的硫醇

[0089] ·气相中的挥发性硫醇

[0090] 硫醇和非硫醇之间的选择基于蛋白和硫醇化合物之间的良好电子转移。

[0091] 不同硫醇之间的选择基于不同的硫醇反应性，其取决于

[0092] ·位阻

[0093] ·硫醇基团的pK值

[0094] ·硫醇化合物的非硫醇官能度的电子特性

[0095] 在一个实施方式中，蛋白的氧化还原状态的变化遵循任何合适技术和转导原理：

[0096] ·电导率/电阻系数

[0097] ·电流(通过直接电子转移的电流计的)

[0098] ·电势(电势计的)

[0099] ·电容

[0100] ·颜色变化、吸光率或透光率

[0101] ·反射率

[0102] ·折射率变化

[0103] ·荧光或磷光

[0104] ·发光

[0105] ·热量(热量计的)

[0106] ·构象变化

[0107] ·生理活性变化

[0108] ·重量分析法

[0109] 应该注意的是，通常传感材料的几何结构的进一步详述是没有必要的。在一个实施方式中，传感器几何结构可以是：

[0110] ·任何形状的平面

[0111] ·粗糙表面

[0112] ·多孔材料，像杆、球或海绵状结构的组件

[0113] ·单层传感材料

[0114] ·除传感材料以外还包含防护层或电解层的多层。

[0115] 根据本发明的传感器的实施方式可用于如下应用，像：

[0116] ·检查物理状况或病症的医学应用。指示性挥发性化合物的源可以是呼吸、唾液、血液、尿、血浆、脑脊液或脓。例如，生理样品的呼吸分析或顶部空间分析以探测口臭、癌症或细菌感染。特定标记化合物的存在或不存在可以指向某些生理状况、化学暴露或病症，像口臭。用于监测药物新陈代谢的医学应用。静态和移动应用。

[0117] ·在分析食物新鲜度的食物相关应用中

[0118] ·农业测试应用中

[0119] ·在探测包含炸药、毒素或其它有害硫醇的硫醇的安全相关应用中

[0120] ·环境监测(例如，水、污水、空气)

[0121] ·在监测对硫醇的暴露的职业医学应用中

[0122] “氧化还原活性蛋白”是能够可逆地转移电子的蛋白。“氧化还原-活性蛋白”能够被可逆地还原和氧化。诸如电极表面的表面上氧化还原-活性蛋白固定化可以经由对本领域技术人员来说是已知的多种方式来实现。优选地，固定化经由化学吸附(即通过共价键)或物理吸附(即通过非共价键)产生。共价键可以通过具有官能团的蛋白来实现，所述官能团能够与其它化学官能度反应以形成共价键。氧化还原活性蛋白应用于电极表面可以通过多种过程来产生，诸如将表面简单暴露给所述蛋白、将表面浸渍到蛋白溶液中、旋转涂层、喷射涂层、刮片法、Langmuir-Blodgett技术等等。在一个实施方式中，电极由选自如下的材料制成：诸如金、合金的金属、诸如氧化锡，包括掺杂氟化物的氧化锡(FTO)的金属氧化物、诸如石墨或碳纳米管的碳、诸如聚苯胺的导电聚合物、或诸如有机互连金属纳米粒子膜的复合材料。

[0123] 根据本发明的传感器和传感器阵列所适于的分析物，在此有时还称作“无氧化还原活性分析物”，选自硫醇，以及(见下面)醇、胺、羰基化合物、羧酸、氨基酸、碳水化合物、诸如SO2的硫氧化物、脂肪化合物和芳香化合物，诸如甲苯、苯、甲烷、乙烷、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)和氮氧化物(nitrogenoxide)(NO2)。硫醇分析物的实例选自包括如下的组：C1-C20脂肪硫醇，芳香硫醇，诸如半胱氨酸的氨基酸的侧链，具有硫醇基团的多肽侧链，如谷胱甘肽，溶解在溶剂中的硫醇化合物以及气相中的挥发性硫醇。有时，分析的样品除了包含一种或若干种前面提及的分析物，还包括化学品，诸如醛、酮、烃、卤代烃，或水或其混合物。根据本发明的样品可以是气态、液态的或固态。

[0124] 如在此使用的“转导器”意指任何装置，其允许氧化还原活性蛋白的物理特性变化转换成电信号，可以对所述电信号进行探测。转导器的实例可以是电极、光度计、分光光度计、光电倍增管、光电二极管、荧光显微镜、荧光分光光度计、SPR分光计(SPR＝表面等离子体共振)，以及其它分光镜装置，热量计，石英水晶微天平分析仪和重量分析装置。如在此使用的术语“可逆地转移电子”意指如下过程，在所述过程中，氧化还原活性蛋白接受一个或若干个电子并且随后在别处将它/它们给予，例如给反应参与物，或在所述过程中氧化还原活性蛋白给予一个或若干个电子并且随后在别处接受它/它们。

[0125] 本发明者还发现使用基本传感器作为可以适于多种分析物并且不只是适于硫醇的传感器平台是可能的，所述基本传感器包括氧化还原活性蛋白和转导器，如上面进一步限定的以及作为实例在欧洲专利申请08017510中也进行了描述。然而，在欧洲专利申请08017510中描述的传感器平台对硫醇分析物是特异的，根据本发明的传感器能够探测更大范围的分析物。这通过使用涂层来实现，所述涂层覆盖前面提及的基本平台传感器并且包括酶，所述酶能够将无氧化还原活性分析物转化为氧化还原活性化合物。氧化还原活性化合物随后与平台传感器中的氧化还原活性蛋白相互作用，由此导致氧化还原活性蛋白的物理特性中的变化，所述物理特性中的变化随后被转换为电信号。因为基本传感器是同样的，与哪种分析物将被探测无关，然而分析物特异性/多功能性将由包括对于所述分析物特异的酶的涂层来实现，由此得到的传感器是非常通用的并且使用对于不同分析物来说是相同的操作条件。因此，传感器平台产生与所探测分析物类型无关的相同输出信号。包括酶的涂层提供所需的特异性以及将被容易地改变以使传感器适于不同分析物。如在此使用的，术语“无氧化还原活性分析物”意指化合物，如果涂层存在的话，所述化合物不易与氧化还原活性蛋白起反应。无氧化还原活性分析物不是氧化剂或还原剂。在根据本发明的优选实施方式中，无氧化还原活性分析物是选自硫醇、醇、胺、羰基化合物、羧酸、氨基酸、碳水化合物、硫氧化物、脂肪族和芳香族化合物，诸如甲苯、苯、甲烷、乙烷、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)和氮氧化物(nitrogen oxide)(NO2)的分析物。

[0126] 如在此使用的“氧化还原活性化合物”意指化合物，诸如过氧化氢，氧化还原-偶NADH和NAD。根据本发明的实施方式，优选地，涂层由聚合材料制成，所述聚合材料可容易地操作，例如移除或施加到表面上，诸如传感器平台的电极表面。优选地，涂层由聚合材料制成。这种聚合材料可以在它们的聚合状态或前体状态中使用，所述前体状态接下来被诱导聚合。还可以具有包括在涂层形成中涉及的聚合材料的交联。在一个实施方式中，聚合材料选自多糖、多肽和非多糖，非多肽聚合物。

[0127] 多糖的典型实例是淀粉、阿拉伯胶、琼脂糖、壳聚糖、藻酸盐。多肽的典型实例是聚赖氨酸、明胶、自我组装的肽，诸如Fmoc-二苯基丙氨酸、两亲肽、自我互补(self-complementary)离子肽、聚合β肽、淀粉样肽。

[0128] 在此使用的非多糖、非多肽聚合物，例如是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚胺、聚氧化物、聚砜、聚苯乙烯、聚醚和聚亚胺。

[0129] 通过交换包括一种酶的涂层与包括另一种酶的另一涂层来改变从一种分析物到另一种分析物的特异性是可能的(参看图14)。根据本发明，涂层可以从传感器平台中移除和/或与包含不同酶的另一涂层交换。相应地，包括氧化还原活性蛋白以及转导器的传感器平台与包括对于特定分析物特异的酶活性的涂层兼容。然而，根据本发明以及先前的欧洲专利申请08017510所述的传感器平台对硫醇分析物是敏感的，包括传感器平台(包括氧化还原活性蛋白和转导器)顶部上的酶的涂层的使用开启了由根据本发明的传感器探测的更大范围的分析物。期望具有传感器平台和之前提及的顶部上的涂层的传感器将对应特定分析物(通过涂层加上酶)和硫醇(通过传感器平台)反应。但是，与该期望相反，涂层呈现出作为一种过滤器，所述过滤器使得传感器对硫醇几乎完全不敏感(也参见图14)。结果，当通过使用包括特定酶的涂层，传感器的特异性/选择性从硫醇变化到另一种类型的分析物时，传感器对硫醇变得不敏感。多个实施方式中的涂层具有高的水含量，所述高的水含量提供类似于酶的生理环境的环境。这种涂层对硫醇来说似乎是强大屏障，防止了硫醇进入到活性传感器表面。通过使用涂层中的硫醇特异性酶，硫醇的敏感性仍旧得以实现。非硫醇的分析物，诸如醇、胺等在涂层中溶解的较好或在涂层内至少得以转化。当用于涂层的聚合材料还包含水时，这是有利的，其时通过涂层中的酶与分析物反应水溶化合物被利用。如果分析物自身是不水溶的或几乎不水溶的，诸如甲苯和苯，这是特别有利的。这种涂层的使用对气态样品来说也是有利的，所述气态样品包含挥发性分析物，所述挥发性分析物在涂层中被酶转化成挥发性更小的化合物。

[0130] 除了增加多功能性，涂层的使用还具有有利的效果，因为涂层通过将分析物富集在涂层材料中而具有预浓缩特性。同样地，因为涂层覆盖传感器平台，其通过减小或扩大传感器表面可及性来调节绝对信号强度。在涂层包括包含水的聚合材料的那些实例中，涂层还作为水储库并且针对生物分子而提供稳定环境以提供长期稳定性。如果期望，涂层还成为导电的并且针对分析物预分离而提供色谱特性。

[0131] 根据本发明的传感器可以用于医学应用通过分析具有复杂化学组成的样品以检查物理状况或病症。指示性挥发性化合物的源可以是呼吸、血液、尿液、血浆、唾液、脑脊液或脓。例如，使用根据本发明的传感器可提供生理样品的呼吸分析或顶部空间分析以探测口臭、癌症或细菌感染。在这种样品中的特定标记化合物的存在或不存在可以指向某些生理状况、化学暴露或病症，诸如口臭。同样地，根据本发明的传感器也可以用于监测药物新陈代谢或药物治疗过程。此外，传感器也可以用于食物相关应用中以分析食物的质量和新鲜度。而且，它们可以用在安全相关应用中以探测炸药、毒素或其它有害分析物。而且，根据本发明的传感器可以用于环境监测，诸如水、污水、空气，以及职业医学应用中，例如监测对分析物的暴露以及有害试剂的最大允许的浓度。

[0132] 根据本发明的传感器通过将包括期望的酶的期望的涂层施加到之前提及的传感器平台上可以快速适应给定的分析物。可以快速进行这些修饰并且不需要努力，因为全部传感器组件保持不变。同样地，信号读出和操作参数可以保持，由此简化装置和设备。这可以使得外行人的操作成为可能。同样地，根据本发明的传感器装置的生产是便宜的，因为装置部分可以广泛地用于不同传感器应用中。而且，提供具有仅仅一个读出机构的传感器阵列也是可能的，所述仅仅一个读出机构反过来允许以快速方式的大量样品的扫描。此外，涂层的可交换性使得在不同的集合状态中的分析物的传感器测量成为便利的。例如，酶和能够传感醇分析物的氧化还原活性蛋白组合。设想测量蒸汽样品中醇气体的最好的传感器结构和测量水中溶解的醇的最好的方式。如果两种结构之间的不同在涂层中得以实现，则可以通过改变涂层来使传感器快速适应醇的不同状态。用一种单一装置来进行溶液和气相中的交替测量是可能的，这是由于所述所用的涂层的附加保护特性。此外，如果涂层受污染或如果不同样品交叉污染需要避免或如果卫生需要要求样品传感器界面的更新，涂层的可交换性使得传感器的再生是便利的。

[0133] 应该注意的是，一旦如在欧洲专利申请No.08017510中所描述的传感器平台中氧化还原活性蛋白与分析物相互作用，或如果涂层包含酶，与由酶与分析物的酶性反应产生的氧化还原活性化合物相互作用，所述氧化还原活性蛋白发生一个或若干个物理特性中的变化。例如，其可以改变其吸收特性，或改变其分子量，或其可以改变其氧化还原状态。同样地，一旦氧化还原活性蛋白与由涂层中酶与分析物的酶性反应产生的氧化还原活性化合物相互作用，还可以同时发生若干个物理特性的变化。例如，吸收特性和氧化还原状态均可以改变。转导器将物理特性的任何变化转换成电信号。根据当氧化还原活性蛋白与氧化还原活性化合物相互作用时改变的物理特性类型，转导器可以采用各种形式，转导器的实例在上面列出。因此应该注意的是，在一个实施方式中，在蛋白的氧化还原状态中发生变化，即某种意义上的电变化，其自身后来将通过转导器而转换成电信号。

[0134] 如在欧洲专利申请No.08017510.2中所描述的基本传感器平台，基于氧化还原活性分析物例如硫醇之间的特定反应。从而，蛋白通过电子转移直接与氧化还原活性分析物反应。蛋白的改变的氧化还原状态被探测为定性和定量指示分析物存在。蛋白的多肽链或蛋白的紧密结合的辅因子发生改变。相比化学受体材料，本发明使用氧化还原活性蛋白进行分析物识别。相比其它蛋白介导方法，本发明使用蛋白氧化还原状态的变化的直接读出，尽管使用蛋白作为反应催化剂。从而，共反应物控制使用的需要得以避免。对气相分析来说，读出原理的简单性尤其有益。

[0135] 如在此使用的，“无氧化还原活性分析物”是化学物质，所述化学物质在分析上是令人感兴趣的，其意味着化合物的存在或化合物的数量或两者是未知的并且需要得以确定。但是该化学物质是无氧化还原活性的，其意味着所述物质在试验条件下不能直接与氧化还原活性蛋白反应，优选地所述氧化还原活性蛋白自身固定化在电极上。试验条件包括传感器结构(如氧化还原活性蛋白顶部上的保护性涂层)和操作传感器的参数(如施加到电极的电压、操作温度)以及时帧(timeframe)，在所述时帧内需要获得分析结果。无氧化还原活性分析物的实例在上面已经进一步列出。

[0136] 如在此使用的，“氧化还原活性化合物”是化学物质，所述化学物质在分析上并不是直接令人感兴趣的。该物质的存在或其数量或两者仅仅是为确定“无氧化还原活性分析物”的存在或数量或两者时才令人感兴趣的。“氧化还原活性化合物”源于包括“无氧化还原活性分析物”的反应。“氧化还原活性化合物”可以是“无氧化还原活性分析物”的衍生物或是第三化合物的衍生物，所述第三化合物也参与到反应中。与“无氧化还原活性分析物”相反，“氧化还原活性化合物”在试验条件下能够直接与氧化还原活性蛋白反应，优选地所述氧化还原活性蛋白自身固定在电极上。所述试验条件包括传感器的结构(如氧化还原活性蛋白顶部上的保护性涂层)和操作传感器的参数(如施加到电极的电压、操作温度)以及时帧，在所述时帧内需要获得分析结果。氧化还原活性化合物的实例在上面已经进一步列出。

[0137] 如在此使用的，“氧化还原活性分析物”是化学物质，所述化学物质在分析上是令人感兴趣的，其意味着化合物的存在或化合物的数量或两者是未知的并且需要确定。该化学物质是氧化还原活性的，其意味着所述物质在试验条件下能够直接与氧化还原活性蛋白反应，优选地所述氧化还原活性蛋白自身固定在电极上。试验条件包括传感器结构(如氧化还原活性蛋白顶部上的保护性涂层)和操作传感器的参数(如施加到电极的电压、操作温度)以及时帧，在所述时帧内需要获得分析结果。

附图说明

[0138] 下面，参照附图，其中

[0139] 图1示出了根据本发明的传感器原理，其中硫醇分析物通过电子转移而直接与氧化还原活性蛋白反应。氧化还原状态中的改变直接通过光探测或固定了所述氧化还原活性蛋白的电极来探测，并且最终转导成电信号。

[0140] 图2示出了通过静电相互作用而固定化在中孔SnO2上的细胞色素c。SnO2用作电极。蛋白和电极之间的紧密接触允许电子转移发生。通过转移电子并由此还原细胞色素c，硫醇与氧化的细胞色素c反应。光特征性的由蛋白吸收。

[0141] 图3示出了Fe(III)状态和Fe(II)状态细胞色素c的吸收谱，其示出了特征上的不同。可以观察到完全氧化和还原的细胞色素c之间的转变。还原通过硫醇或电化学引起。上部右方的插图示出了在比图的主要部分中的更宽波长范围上还原的以及氧化的细胞色素c的UV-Vis光谱。插图中的轴与主图中的是相同的。主图更详细地示出了光谱部分，其通过圆周在插图中示出。

[0142] 图4示出了DTT浓度和细胞色素c的光谱变化强度之间的关系。DTT是针对二硫苏糖醇(C4H10O2S2)的缩写。信号源自550nm处的光谱变化，所述光谱变化由从细胞色素c Fe(III)状态至Fe(II)状态的DTT-诱导的转变引起，并且相对所应用的DTT浓度而绘制。线性关系与数据拟合。

[0143] 图5示出了在DTT添加之前和之后时间依赖的细胞色素c修饰电极的电流。将+80mV vs.Ag/AgCl的恒定电势施加到电极上。DTT的添加导致细胞色素c的还原。电子接下来转移至电极并且可通过增加的电流得以测量。

[0144] 图6示出了由细胞色素c修饰电极测量的阳极电流强度相对DTT浓度。通过DTT的细胞色素c还原以及其随后通过电极的再氧化而引起的稳定状态电流的强度被作为信号，并且相对所应用的DTT浓度而绘制。线性关系与数据拟合。

[0145] 图7示出了Fe(III)状态和Fe(II)状态肌红蛋白的吸收谱，其示出了特征上的不同。可以观察氧化和还原的肌红蛋白之间的转变。还原由DTT诱导。

[0146] 图8示出了DTT浓度和肌红蛋白光谱变化强度之间的关系。DTT是针对二硫苏糖醇(C4H10O2S2)的缩写。信号源自500nm处的光谱变化，所述光谱变化由从肌红蛋白Fe(III)状态至Fe(II)状态的DTT-诱导的转变引起的，并相对所应用的DTT浓度而绘制。线性关系与数据拟合。

[0147] 图9示出了由肌红蛋白修饰电极测量的阳极电流强度相对DTT浓度。通过DTT的肌红蛋白还原以及其随后通过电极的再氧化而引起的稳定状态电流的强度被作为信号，并相对所应用的DTT浓度而绘制。线性关系与数据拟合。

[0148] 图10示出了由巯基氧化酶修饰电极测量的阳极电流强度相对DTT浓度。通过DTT的巯基氧化酶还原以及其随后通过电极的再氧化而引起的稳定状态电流的强度被作为信号，并相对所应用的DTT浓度而绘制。线性关系与数据拟合。

[0149] 图11示出了针对两种分析物A和B的两种传感器系统，所述两种分析物A和B的每一种在先前步骤中转化成中间化合物以及随后通过第二酶而进一步得以转化。第一酶不会直接涉及生成可测量的读出信号。

[0150] 图12示出了通过醇氧化酶和辣根过氧化物酶与作为中间体的过氧化氢相互作用用于醇探测的实例。

[0151] 图13示出了根据本发明的实施方式，其中包括特定酶的涂层施加在包含氧化还原活性蛋白和转导器的传感器平台上。针对特定分析物的传感器特异性通过涂层中酶的适当选择而得以实现。右方附图示出了传感器分层结构。将氧化还原活性蛋白固定化在传感器上而酶作为涂层的一部分。

[0152] 图14示出了涂层，当施加到如欧洲专利申请No.08017510所描述的硫醇传感器上时，用作过滤器，导致传感器对硫醇几乎完全不敏感。而且，传感器的特异性通过涂层中酶的合适选择而从硫醇变化到另一类型的分析物。而且，传感器的特异性通过将现存的涂层与另一种类型的涂层交换而再一次从一种分析物变化到另一种类型的分析物。

[0153] 图15示出了针对气体样品中甲硫醇的探测的传感器。图表示出了细胞色素c在550nm处的吸收相对时间作图，以及通过在550nm处每分钟吸收变化测量的传感器响应相对分析物的浓度。

[0154] 图16示出了与图15相同的传感器，但是另外具有明胶(或如前面进一步所述的另一合适聚合材料)作为涂层，其由此导致传感器对气体样品中的甲硫醇不敏感。图表进一步示出了细胞色素c在550nm处的吸收相对时间。

[0155] 图17示出了图16的传感器，其中另外地，涂层包含针对特定分析物来说特异的酶(针对乙醇作为分析物的醇氧化酶)以及将这种分析物(乙醇)转化成氧化还原活性化合物(过氧化氢)。再次，细胞色素c在550nm处的吸收相对时间被绘制，并且作为在550nm处每分钟吸收变化而测量的传感器信号相对分析物浓度被绘制。

[0156] 图18和19示出了可能的装置，根据本发明的传感器可以并入到所述装置中，以及根据本发明的传感器在保健或环境监测中潜在用途的流程图。包括本发明的产品由包括上面限定的传感器的电子装置制成。优选地，除了传感器，装置还包括取样器、CPU和显示器。装置可以专一用作传感器装置。装置还可以具有除了传感器功能外的其它功能。因此，包括根据本发明的传感器的电子装置的实例包括传感器、便携式电子装置和显示器，诸如移动电话、笔记本电脑(notebooks)、膝上型电脑(laptops)、便携式磁带播放器、MP3播放器、遥控器、e-卡、e-书、e-阅读器、便携式CD播放器、便携式DVD播放器、相机、数码相机、GPS装置、集成在电子装置中的显示器和便携式传感器装置。而且，容纳根据本发明的传感器的装置或传感器自身可以连接到或者集成到日常使用的物件上，诸如纺织或衣服物品。

[0157] 而且，参照下面的实施例，所述实施例是示意性的但并不会限制本发明。

具体实施方式

[0158] 实施例1：用于二硫苏糖醇探测的具有在SnO2上的细胞色素c的光学传感器[0159] 将细胞色素c固定化在作为透明电极的中孔SnO2上(图2)。通过施加某电势(如+200mV vs.Ag/AgCl)，可以将细胞色素c设定为氧化状态(血红素Fe(III))。细胞色素c Fe(III)状态示出了在特征上与Fe(II)状态的吸收光谱不同的特征吸收光谱(图3)。细胞色素c与DTT(硫醇)相接触将导致从Fe(III)到Fe(II)的细胞色素c的还原，通过光谱吸收中的变化可以对其进行观察。光谱变化的强度正比于所施加的DTT浓度(图4)。校准之后，可以从信号变化的强度来确定DTT浓度。胺、醇和水没有示出对细胞色素c的氧化还原状态的任何影响。传感器可以可逆地工作并且可以通过施加用于细胞色素c氧化的电势而被重置到其原始状态。

[0160] 实施例2：用于二硫苏糖醇探测的具有在SnO2上的细胞色素c的电化学传感器[0161] 将细胞色素c固定化在作为透明电极的中孔SnO2上(图2)。可以通过施加限定的电势如+80mV vs.Ag/AgCl来设定氧化的(Fe(III))和还原的(Fe(II))细胞色素c的限定比例。细胞色素c与DTT(硫醇)相接触将导致从Fe(III)到Fe(II)的细胞色素c的还原。电势指示Fe(III)和Fe(II)之间的比率，在增加的阳极电流中可以观察到从DTT到Fe(III)转移的电子(图5)。阳极电流强度正比于所施加的DTT浓度(图6)。校准之后，可以从阳极电流的强度来确定DTT浓度。胺、醇和水没有示出对细胞色素c的氧化还原状态的任何影响。传感器可逆地工作。

[0162] 实施例3：用于二硫苏糖醇探测的具有在SnO2上的肌红蛋白的电化学传感器[0163] 将肌红蛋白固定化在作为透明电极的中孔SnO2上(类似于图2)。可以通过施加限定的电势如+80mV vs.Ag/AgCl来设定氧化的(Fe(III))和还原的(Fe(II))细胞色素c的限定比例。肌红蛋白与DTT(硫醇)相接触将导致从Fe(III)到Fe(II)的肌红蛋白的还原。也可以通过分光镜技术用溶解的肌红蛋白来观察该过程(图7和8)。电势指示Fe(III)和Fe(II)之间的比率，在增加的阳极电流中可以观察到从DTT到Fe(III)转移的电子。阳极电流强度正比于所施加的DTT浓度(图9)。校准之后，可以从阳极电流的强度来确定DTT浓度。传感器可逆地工作。

[0164] 实施例4：用于二硫苏糖醇探测的具有在SnO2上的巯基氧化酶的电化学传感器[0165] 将巯基氧化酶固定化在作为透明电极的中孔SnO2上(类似于图2)。蛋白与DTT(硫醇)相接触将导致二硫键的还原，并且接下来电子转移到FAD辅因子以及进一步转移到电极。由于其所施加的电势和其与蛋白电接触，电极是最终电子受体。该过程导致阳极电流并且阳极电流的强度正比于所施加的DTT浓度。校准之后，可以从阳极电流的强度来确定DTT浓度(图10)。传感器可逆地工作。

[0166] 根据本发明的传感器通过使用蛋白作为用于硫醇分析物的识别元件来提供改善的特异性和硫醇传感。而且，根据本发明的传感器能够在复杂的传感器环境中运行，例如存在氧气或水的情况，因为令人惊奇的是氧气的存在对所测量信号的幅度没有影响。根据本发明没有观察到氧气造成的信号消失。根据本发明的传感器可以用于气相和液相中的分析物，并且读出的简单性(忽略控制其它共反应物的参数的需要的直接读出)对传感器装置来说是尤其令人感兴趣的。传感的简单性允许传感器的小型化和可逆操作。根据本发明的传感器通过探测根据其氧化还原状态的蛋白直接变化来提供改善的敏感性。而且，根据本发明的传感器需要比至今公开的装置更少的反应物。大多数所公开的传感器依靠至少一种反应化合物，诸如氧气。许多传感器基于很难集成到如下装置中的流体系统，所述装置是小型化的，移动的，具有长的使用寿命，或者计划多种应用。而且，根据本发明的传感器允许实时分析并且在没有特殊技术或额外硬件的情况下得以运行。

[0167] 实施例5：

[0168] 探测气体样品中的甲硫醇的传感器(FTO-电极上细胞色素c修饰的氧化锡)[0169] (图15)。

[0170] (左图)传感器结构图表示出了FTO基质上细胞色素c修饰的氧化锡。细胞色素c与甲硫醇直接相互作用，产生550nm处增加的吸收。右顶部图示出了相对时间绘制的细胞色素c在550nm处的吸收。从作为参考样品的潮湿空气到100ppm潮湿甲硫醇气体的转换的时刻由箭头示出。右底部图示出了传感器响应，作为每分钟细胞色素c在550nm处的吸收的变化，相对潮湿空气中甲硫醇的不同浓度绘制。

[0171] 实施例6：

[0172] 明胶作为顶层的对气体样品中的甲硫醇是不敏感的来自实施例1的传感器(图16)。

[0173] (左图)传感器结构图表示出了FTO(掺氟的氧化锡)基质上的细胞色素c修饰的氧化锡。细胞色素c与甲硫醇不能相互作用，因为相互作用由明胶的涂层防止。这就是在550nm处恒定吸收的原因。图表示出了相对时间绘制的细胞色素c在550nm处的吸收。从作为参考样品的潮湿空气到100ppm潮湿甲硫醇气体的转换的时刻由箭头示出。

[0174] 实施例7：

[0175] 加上醇氧化酶的来自实施例2的传感器和其对乙醇的响应

[0176] (图17)。

[0177] (左图)传感器结构图表示出了FTO基质上的细胞色素c修饰的氧化锡。细胞色素c与过氧化氢相互作用，其导致在550nm处的吸收减少。过氧化氢由乙醇转化而产生。乙醇的转化由嵌入在明胶涂层中的醇氧化酶来催化。右顶部图示出了相对时间绘制的细胞色素c在550nm处的吸收。从作为参考样品的潮湿空气到100ppm潮湿乙醇气体的转换时刻由箭头示出。右底部图示出了传感器响应，作为每分钟细胞色素c在550nm处的吸收的变化，相对潮湿空气中乙醇的不同浓度绘制。

[0178] 在说明书、权利要求书和/或附图中公开的本发明特征，可分离地，以及以其任何组合，可以作为了解本发明多种形式的材料。