2025年大學《化學測量學與技術》專業(yè)題庫——化學傳感技術在生物醫(yī)學中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種材料不適合用作化學傳感器的識別元件？A.酶B.抗體C.核酸適配體D.高分子聚合物E.半導體納米材料2.在生物傳感器中，將生物識別信號轉(zhuǎn)換為可測量信號的元件被稱為：A.識別元件B.敏感元件C.信號轉(zhuǎn)換元件D.信號處理元件E.基底3.下列哪種電化學信號轉(zhuǎn)換方式對氧化還原反應最為敏感？A.磁場響應B.質(zhì)量響應C.酶催化反應D.電流E.離子選擇性4.葡萄糖氧化酶傳感器主要用于檢測哪種生物標志物？A.膽固醇B.腫瘤標志物C.葡萄糖D.乳酸E.尿素5.下列哪種技術不屬于化學傳感器在疾病診斷中的應用？A.腦電圖B.血糖監(jiān)測C.腫瘤標志物檢測D.傳染病快速檢測E.藥物篩選6.在藥物研發(fā)過程中，化學傳感器可以用于：A.藥物合成B.藥物篩選C.藥物包裝D.藥物運輸E.藥物銷售7.下列哪種材料具有優(yōu)異的生物相容性，常用于制備生物傳感器？A.金屬B.陶瓷C.有機玻璃D.二氧化硅E.碳納米管8.基于抗體識別的生物傳感器主要用于檢測：A.小分子物質(zhì)B.大分子物質(zhì)C.細胞D.組織E.基因9.下列哪種技術可以提高化學傳感器的靈敏度和選擇性？A.微流控技術B.納米技術C.人工智能技術D.冷凍技術E.熱處理技術10.化學傳感器在生物醫(yī)學領域的未來發(fā)展方向不包括：A.智能化B.微型化C.可穿戴化D.大型化E.無創(chuàng)化二、填空題1.化學傳感器通常由______、______和______三部分組成。2.信號轉(zhuǎn)換方式主要包括______、______、______和______等。3.葡萄糖傳感器通常利用______催化葡萄糖氧化產(chǎn)生______，通過測量______的變化來檢測葡萄糖濃度。4.化學傳感器在疾病診斷中可以用于______、______和______等。5.納米材料因其______、______和______等特性，在化學傳感器領域具有廣闊的應用前景。三、簡答題1.簡述化學傳感器的基本工作原理。2.比較酶傳感器和抗體傳感器的優(yōu)缺點。3.描述化學傳感器在腫瘤診斷中的應用。4.解釋什么是生物相容性，并列舉三種具有良好生物相容性的材料。四、論述題論述化學傳感器在個性化醫(yī)療中的作用，并分析其面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向。五、計算題某葡萄糖傳感器在檢測到血糖濃度變化10mmol/L時，電流信號變化了2.0mA，計算該傳感器的靈敏度(單位：mA/mmol/L)。六、實驗題設計一個基于電化學傳感器的葡萄糖檢測實驗方案，包括實驗原理、實驗步驟、所需試劑和儀器等。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.D4.C5.A6.B7.E8.B9.B10.D二、填空題1.識別元件敏感元件信號轉(zhuǎn)換元件2.電化學信號光學信號熱信號質(zhì)量信號3.葡萄糖氧化酶過氧化氫電流4.疾病早期篩查診斷術后監(jiān)測5.小尺寸高靈敏度高選擇性三、簡答題1.化學傳感器的基本工作原理：待測物質(zhì)與傳感器表面的識別元件發(fā)生特異性相互作用，導致識別元件的物理或化學性質(zhì)發(fā)生變化，該變化被敏感元件檢測到，并轉(zhuǎn)換為可測量的信號，最后通過信號轉(zhuǎn)換元件和信號處理系統(tǒng)進行放大和處理，最終得到待測物質(zhì)的濃度信息。2.酶傳感器優(yōu)點：特異性高、反應速率快；缺點：酶易失活、穩(wěn)定性差、成本較高。抗體傳感器優(yōu)點：穩(wěn)定性好、易于制備、成本較低；缺點：特異性相對酶傳感器較低、易受環(huán)境因素影響。3.化學傳感器在腫瘤診斷中的應用：通過檢測腫瘤標志物（如癌胚抗原、甲胎蛋白等）的濃度變化，可以實現(xiàn)對腫瘤的早期篩查、診斷和術后監(jiān)測。例如，基于抗體或核酸適配體的腫瘤標志物傳感器可以用于血液或體液樣本中腫瘤標志物的檢測，為腫瘤的診斷和治療提供重要的依據(jù)。4.生物相容性是指材料與生物體接觸時，能夠保持其自身穩(wěn)定，并且不引起任何有害的生物反應的性能。具有良好生物相容性的材料包括：金、鉑、鈦、硅、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸等。四、論述題化學傳感器在個性化醫(yī)療中的作用：化學傳感器可以實現(xiàn)對生物標志物的實時、準確、便捷檢測，為個性化醫(yī)療提供重要的技術支持。例如，基于血糖傳感器的糖尿病管理系統(tǒng)可以幫助糖尿病患者實時監(jiān)測血糖水平，從而實現(xiàn)個體化的血糖控制方案；基于腫瘤標志物傳感器的腫瘤早期篩查系統(tǒng)可以幫助人們及早發(fā)現(xiàn)腫瘤，從而提高腫瘤的治愈率。面臨的挑戰(zhàn)：提高傳感器的靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性和生物相容性；未來的發(fā)展方向：開發(fā)智能化、微型化、可穿戴式的化學傳感器，實現(xiàn)無創(chuàng)或微創(chuàng)檢測，并將傳感器與信息技術、人工智能等相結合，實現(xiàn)疾病的智能診斷和治療。五、計算題靈敏度=電流變化/濃度變化=2.0mA/10mmol/L=0.2mA/mmol/L六、實驗題實驗方案：利用葡萄糖氧化酶作為識別元件，三氯叔丁醇作為穩(wěn)定劑，制備葡萄糖電化酶傳感器。將葡萄糖溶液滴加到傳感器表面，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化產(chǎn)生過氧化氫，過氧化氫在電極表面發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生電流信號，通過測量電流信號的變化來檢測葡萄糖濃度。所需試劑：葡萄糖溶液、葡萄糖氧化酶、三氯叔丁醇、磷酸鹽緩沖液等。所需儀器：電化學工作站、三電極體系（工作電極、參比電極、對電極）、移液槍、磁力攪拌器等。實驗步驟：1.制備葡萄糖氧化酶傳感器：將葡萄糖氧化酶和三氯叔丁醇溶解在磷酸鹽緩沖液中，滴加到經(jīng)過處理的工作電極表面，室溫反應一段時間后，將傳感器浸泡在磷