2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)傳感器在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪一項不是化學(xué)傳感器通常需要具備的關(guān)鍵性能參數(shù)？(A)高靈敏度(B)快速響應(yīng)(C)高選擇性(D)對環(huán)境溫度變化極度敏感2.在電化學(xué)傳感器中，利用電極與待測物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)來產(chǎn)生信號的是哪種類型？(A)光學(xué)傳感器(B)質(zhì)量敏感傳感器(C)電化學(xué)傳感器(D)壓電傳感器3.用于血糖無創(chuàng)監(jiān)測的化學(xué)傳感器，最核心的挑戰(zhàn)之一是如何有效穿透皮膚屏障并實現(xiàn)高選擇性檢測。以下哪種材料或技術(shù)可能被用于提高其滲透性？(A)大尺寸分子探針(B)親水性聚合物膜(C)低選擇性電極表面(D)氣敏金屬氧化物4.在設(shè)計用于檢測人體呼出氣體中特定揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的傳感器時，其選擇性的關(guān)鍵因素通常是什么？(A)傳感器響應(yīng)信號的幅度大小(B)傳感器能夠抵抗所有干擾物質(zhì)的能力(C)傳感器對目標VOCs分子與其他相似結(jié)構(gòu)化合物的區(qū)分能力(D)傳感器使用的制作工藝成本5.下列哪項應(yīng)用不屬于化學(xué)傳感器在臨床即時檢測（POCT）領(lǐng)域的典型例子？(A)便攜式血糖儀(B)指尖血生化檢測儀(C)腦電圖（EEG）設(shè)備(D)急診室床旁感染指標快速檢測板6.將酶（如葡萄糖氧化酶）固定在傳感器表面，利用酶的催化反應(yīng)產(chǎn)生可測信號，這種傳感器通常被稱為？(A)敏感膜傳感器(B)生物酶傳感器(C)適配體傳感器(D)納米顆粒傳感器7.在化學(xué)傳感器的性能評價中，“重現(xiàn)性”指的是什么？(A)傳感器在相同條件下多次測量結(jié)果的一致程度(B)傳感器響應(yīng)信號隨待測物濃度變化的線性范圍(C)傳感器從最低檢測限到最高檢測限的響應(yīng)能力(D)傳感器在規(guī)定時間內(nèi)保持其性能穩(wěn)定的能力8.拉曼光譜化學(xué)傳感器之所以能在生物醫(yī)學(xué)診斷中發(fā)揮作用，主要利用了拉曼散射光譜的什么特點？(A)具有極高的信噪比(B)對樣品的加標要求高(C)可提供分子振動和轉(zhuǎn)動能級信息，用于分子識別(D)檢測范圍僅限于特定金屬元素9.以下哪項措施不能有效提高化學(xué)傳感器的選擇性？(A)優(yōu)化傳感界面材料，使其與目標物有高度特異性相互作用(B)提高傳感器的檢測信號幅度(C)采用信號處理技術(shù)消除干擾信號(D)使用具有高覆蓋度的敏感層材料10.在體內(nèi)或近體環(huán)境監(jiān)測中，化學(xué)傳感器面臨的主要挑戰(zhàn)之一是生物組織的“屏障”效應(yīng)。以下哪種策略可能有助于克服這一挑戰(zhàn)？(A)使用尺寸極小的傳感器（如納米傳感器）(B)設(shè)計能夠主動穿透組織的可注射裝置(C)選擇在生物體內(nèi)具有強免疫原性的材料制作傳感器(D)僅使用電化學(xué)類型的傳感器二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.化學(xué)傳感器通常由______、______和______三部分組成。2.能夠與特定分析物分子發(fā)生特異性結(jié)合的分子，如酶、抗體、核酸適配體等，常被稱為______。3.基于納米材料（如碳納米管、金納米顆粒）構(gòu)建的化學(xué)傳感器，通常表現(xiàn)出更高的______和______。4.在評價血糖傳感器的穩(wěn)定性時，通常關(guān)注其在連續(xù)多次測量或長時間存儲后的______和______變化。5.為了實現(xiàn)對特定疾病標志物的早期診斷，化學(xué)傳感器需要具備足夠的______，以便在其濃度達到致病水平前就能被檢測到。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述電化學(xué)傳感器的基本工作原理及其在醫(yī)學(xué)診斷中的主要應(yīng)用類型。2.闡述化學(xué)傳感器在無創(chuàng)/微創(chuàng)醫(yī)學(xué)診斷中相較于傳統(tǒng)有創(chuàng)檢測方法的優(yōu)勢。3.解釋什么是生物標志物，并列舉至少三種在化學(xué)傳感器醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用中常見的生物標志物及其檢測意義。4.簡要說明化學(xué)傳感器性能參數(shù)中的“線性范圍”和“檢測限”分別指的是什么。四、論述題（每小題10分，共30分）1.論述將電化學(xué)傳感器與微流控技術(shù)結(jié)合在即時診斷（POCT）應(yīng)用中的優(yōu)勢及其潛在挑戰(zhàn)。2.結(jié)合具體實例，論述化學(xué)傳感器在癌癥早期診斷或監(jiān)測中可能發(fā)揮的作用，并分析其面臨的主要科學(xué)和臨床問題。3.選擇一種你感興趣的具體化學(xué)傳感器類型（如熒光傳感器、場效應(yīng)晶體管傳感器等），簡要介紹其基本原理，并探討其在未來醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域可能的發(fā)展方向和應(yīng)用前景。---試卷答案一、選擇題1.(D)2.(C)3.(B)4.(C)5.(C)6.(B)7.(A)8.(C)9.(B)10.(A)二、填空題1.檢測器；信號轉(zhuǎn)換器；輸出裝置2.識別元件（或生物識別元件）3.靈敏度；選擇性4.穩(wěn)定性；重現(xiàn)性5.檢測限三、簡答題1.解析思路：首先回答電化學(xué)傳感器原理：利用電化學(xué)氧化還原反應(yīng)，將待測物質(zhì)的濃度變化轉(zhuǎn)換為可測量的電信號（如電流、電壓、電導(dǎo)等）。然后列舉主要應(yīng)用類型：如利用安培法檢測葡萄糖、尿酸等小分子代謝物；利用電位法進行離子（如Na+,K+,Cl-）濃度測定；利用電化學(xué)阻抗譜進行生物分子相互作用或細胞檢測等。2.解析思路：首先說明無創(chuàng)/微創(chuàng)的優(yōu)勢：避免穿刺帶來的疼痛、感染風(fēng)險和患者不適；可實現(xiàn)連續(xù)或多次監(jiān)測，方便依從性；可提供更接近體內(nèi)真實的動態(tài)信息。然后對比有創(chuàng)檢測（如血糖抽血檢測），強調(diào)其便捷性和安全性。3.解析思路：首先定義生物標志物：指能夠客觀反映生理或病理狀態(tài)改變，并能用于疾病診斷、預(yù)后判斷或治療監(jiān)測的指標（可以是蛋白質(zhì)、糖類、脂類、代謝物、基因等）。然后列舉實例并說明意義：如血糖（糖尿病診斷與監(jiān)測）、腫瘤標志物（如CEA、PSA，輔助腫瘤診斷與隨訪）、乳酸（組織缺氧或運動狀態(tài)指示）、特定病原體核酸（傳染病早期診斷）。4.解析思路：“線性范圍”指傳感器響應(yīng)信號（如電流、吸光度）與待測物濃度在一定區(qū)間內(nèi)呈良好線性關(guān)系時，該濃度范圍。超過此范圍，響應(yīng)可能非線性或偏離?！皺z測限”指傳感器能夠穩(wěn)定檢測到待測物的最低濃度，通常定義為產(chǎn)生信號等于背景噪聲信號若干倍（如3倍或2倍標準差）時所對應(yīng)的濃度。四、論述題1.解析思路：先論述優(yōu)勢：微流控技術(shù)可將樣本處理（稀釋、混合、反應(yīng)等）集成在芯片上，實現(xiàn)小型化、自動化、快速化，降低樣本和試劑消耗，易于便攜；與電化學(xué)傳感器結(jié)合，可實現(xiàn)對微通道內(nèi)流體中目標分析物的高靈敏度、高選擇性檢測，特別適用于POCT場景（如即時血糖、心肌標志物檢測）。再分析挑戰(zhàn)：微流控芯片的設(shè)計和制造復(fù)雜度較高；流體控制（如泵、閥）的穩(wěn)定性和可靠性；芯片與外圍設(shè)備（信號采集、數(shù)據(jù)處理）的集成；成本控制等。2.解析思路：先結(jié)合實例說明作用：如利用納米金標記的適配體傳感器檢測腫瘤相關(guān)DNA序列；利用熒光探針檢測血液中腫瘤細胞釋放的特定酶或蛋白；利用電化學(xué)傳感器陣列檢測腫瘤患者呼出氣體中的特征VOCs。再分析科學(xué)和臨床問題：科學(xué)上，如何提高傳感器的特異性以區(qū)分正常細胞與癌細胞；如何實現(xiàn)早期、超痕量檢測；如何長期穩(wěn)定監(jiān)測腫瘤負荷變化；傳感器與臨床樣本兼容性問題。臨床上，如何將傳感器檢測結(jié)果轉(zhuǎn)化為可靠的診斷依據(jù)；如何建立標準化的檢測流程；患者的接受度和依從性；成本效益等。3.解析思路：（選擇熒光傳感器為例）首先介紹熒光傳感器原理：利用熒光物質(zhì)（探針）與待測物結(jié)合后，其熒光強度、波長（紅移/藍移）、壽命等發(fā)生可測變化，從而實現(xiàn)檢測。說明其優(yōu)點：高靈敏度、高選擇性（可通過優(yōu)化探針設(shè)計實現(xiàn)）、檢測方法多樣（熒光