生物传 感 器 吴博钊5110309537
吴博钊 5110309537
◆生物传感器(biosensor):对生物物质敏感并将 其浓度转换为电信号进行检测的仪器 ◆是由固定化的生物敏感材料作识别元件与适当 的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具 或系统
u 生物传感器(biosensor)：对生物物质敏感并将 其浓度转换为电信号进行检测的仪器 u 是由固定化的生物敏感材料作识别元件与适当 的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具 或系统
1发展历程 1962年，Clarka教授→酶电极 1967年，Updike,Hicks→酶传感器 1975年，C.Divis提出用完整的微生物话细胞取代纯酶制作 的传感器 1977年，美国A.Rchnitz研制出检测测精氨酸的微生物电极 1979年，A.Rchnitz成功研制出了测定谷氨酰胺的组织传感器 20世纪80年代，牛津出版社《生物传感器：基础与应用》 1990年，在新加坡召开了“首届世界生物传感器学术大会
1962年，Clark教授 → 酶电极 1967年，Updike，Hicks → 酶传感器 1975年，C.Divis 提出用完整的微生物活细胞取代纯酶制作 的传感器 1977年，美国A.Rchnitz研制出检测测精氨酸的微生物电极 1979年，A.Rchnitz成功研制出了测定谷氨酰胺的组织传感器 20世纪80年代，牛津出版社《生物传感器：基础与应用》 1990年，在新加坡召开了“首届世界生物传感器学术大会
2结构与原理 2.1结构 生物传感器主要包括两个部分：分子识别元件和换能器 2.1.1分子识别元件 分子识别元件（生 生物活性材料 物敏感膜) 酶 各种酶类 全细胞 细菌，真菌，动物、植的细胞 组织 动物、植物的组织切片 细胞器 线粒体，叶绿体 免疫物质 抗体，抗原，酶标抗原等 具有生物亲和能力 配体，受体 的物质 核酸 寡聚核苷酸 模拟酶 高分子聚合物
2.1 结构 生物传感器主要包括两个部分：分子识别元件和换能器 2.1.1 分子识别元件
2结构与原理 2.1.2换能器 换能器的作用是将各种生物的、化学的和物理 的信息转换成电信号。生物学反应过程产生的信息 是多元化的，微电子学和传感器技术的现代成果为 检测这些信息提供了丰富的手段，使得研究者在设 计生物传感器时换能器的选择有足够的回旋余地。 主要的换能器包括氧电极、光敏管、场效应管、 和压电晶体等
2.1.2 换能器 换能器的作用是将各种生物的、化学的和物理 的信息转换成电信号。生物学反应过程产生的信息 是多元化的，微电子学和传感器技术的现代成果为 检测这些信息提供了丰富的手段，使得研究者在设 计生物传感器时换能器的选择有足够的回旋余地。 主要的换能器包括氧电极、光敏管、场效应管、 和压电晶体等
2结构与原理 3.2原理 被分析物扩散进入固定化生物敏感膜，经分子识别，发生 生物学反应，产生的信息继而被相应的化学换能器或物理换 能器转变成可定量和可处理的电信号，再经检测放大器放大 并输出，便可知道待测物浓度。 待分析物 生物敏感膜 物理或化学量的变化 换能器 可定量加工的电信号
3.2 原理 被分析物扩散进入固定化生物敏感膜，经分子识别，发生 生物学反应，产生的信息继而被相应的化学换能器或物理换 能器转变成可定量和可处理的电信号，再经检测放大器放大 并输出，便可知道待测物浓度。 待分析物 生 物 敏 感 膜 物理或化学量的变化 换 能 器 可定量加工的电信号
3分类 3.1根据生物传感器中分子识别元件可分为五类： ·酶传感器(enzymesensor) 。微生物传感器(microbialsensor) ·细胞传感器（organallsensor) ·组织传感器（tissuesensor) ·免疫传感器(immunolsensor)
• 酶传感器（enzymesensor） • 微生物传感器（microbialsensor） • 细胞传感器（organallsensor） • 组织传感器（tissuesensor） • 免疫传感器（immunolsensor） 3.1 根据生物传感器中分子识别元件可分为五类：
2分类 3.2根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有 ·生物电极传感器(bioelectrodesensor) ·半导体生物传感器(semiconductbiosensor) ·光生物传感器(opticalbiosensor) ·热生物传感器（calorimetricbiosensor) ·压电晶体生物传感器(piezoelectricbiosensor) 3.3以待测物与分子识别元件的相互作用方式进行分类 ·生物亲合型生物传感器(affinitybiosensor)
3.2 根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有 • 生物电极传感器（bioelectrodesensor） • 半导体生物传感器（semiconductbiosensor） • 光生物传感器（opticalbiosensor） • 热生物传感器（calorimetricbiosensor） • 压电晶体生物传感器（piezoelectricbiosensor） 3.3 以待测物与分子识别元件的相互作用方式进行分类 • 生物亲合型生物传感器（affinitybiosensor）
4特点 4.1速度快，成本低 采用固定化酶膜作为分析工具，酶法分析试剂可以反复 使用数千次，其分析成本大大降低，分析速度快，不到20s 可以获得准确的分析结果 4.2专一性强 生物传感器只对特定的底物起反应，而且不受颜色和浊度 的影响，因此一般不需要进行样品的预处理，干扰少
4.1 速度快，成本低 采用固定化酶膜作为分析工具, 酶法分析试剂可以反复 使用数千次, 其分析成本大大降低，分析速度快,不到20s 可以获得准确的分析结果 4.2 专一性强 生物传感器只对特定的底物起反应,而且不受颜色和浊度 的影响, 因此一般不需要进行样品的预处理, 干扰少
4特点 4.3稳定性好，分析精度高 像目前市场上应用的高精度血糖分析仪是采用固定化 酶的生物传感分析仪，其分析精度很高 4.4操作系统简单，容易实现自动分析 4.5作用广，应用价值大 现在生物传感器的应用，涉及到医疗保健、疾病诊断、 食品检测、环境监测、发酵工业等领域
4.3 稳定性好，分析精度高 像目前市场上应用的高精度血糖分析仪是采用固定化 酶的生物传感分析仪,其分析精度很高 4.4 操作系统简单, 容易实现自动分析 4.5 作用广, 应用价值大 现在生物传感器的应用, 涉及到医疗保健、疾病诊断、 食品检测、环境监测、发酵工业等领域
