生物传感器 陈佳欣+18301050248 技术原理:生物传感器是用生物活性物质作成生物敏感膜,配以适当的换能器和 检测器所构成的分析测试装置。它的工作原理如图所示,当待测物质与生物敏感 膜特异性结合后,发生生物化学反应,产生的信息继而被相应的化学或物理换能 器转化为可定量和可处理的电信号,再经二次仪表的放大和输出,便可知道待测 物的浓度 膜固固固产 学器 opgl 图5-5生物传感器的简图(引自于兆林等,1992) 主要组成部分如下: 1.生物敏感膜:又称分子识别软件,由对带着物质具有高选择性分子识别能力 的膜构成,是生物传感器中最关键的部位,直接决定了生物传感器的功能和 质量。用作模特材料差异很大,但都具有其独特的分子识别功能 各种生物敏感膜相应的内容物 酶膜 各种酶类 全细胞膜 细菌、真菌、动植物细胞 组织膜 动植物组织切片 细胞器膜 线粒体、叶绿体等细胞器 免疫功能膜 抗体、抗原、酶标抗原、酶标抗体等 2.生物活性材料:生物活性材料是固定在换能器上的。为了将分子或器官固定 化,已发展了各种技术。一般情况下,用常规方法切入的酶,其活性可维持 3-4周或50-200次测定;化学方式结合的酶,其活性提高到1000次测定。 3.换能器:生物反应过程中产生的信息是多元化的,因而与分子识别软件相结 合的换能器的种类是多样的 表5-4生物学反应信息和换能器的选择(引自张先恩,1991) 生物学信息 细器的选 离子变化 电流型或电位型的离子选择电极,阻抗计 周平变化 离子选择电极,场效应晶体管 气体分压变化 气敏电极,场效应晶体管 热敏元件 光效应 光纤、光敏管、光计 色效应 光纤,光敏管 质量变化 压电效应 电荷密度变化 阻抗计、导纳、场效应晶体管
生物传感器 陈佳欣+18301050248 技术原理：生物传感器是用生物活性物质作成生物敏感膜，配以适当的换能器和 检测器所构成的分析测试装置。它的工作原理如图所示，当待测物质与生物敏感 膜特异性结合后，发生生物化学反应，产生的信息继而被相应的化学或物理换能 器转化为可定量和可处理的电信号，再经二次仪表的放大和输出，便可知道待测 物的浓度。 主要组成部分如下： 1. 生物敏感膜：又称分子识别软件，由对带着物质具有高选择性分子识别能力 的膜构成，是生物传感器中最关键的部位，直接决定了生物传感器的功能和 质量。用作模特材料差异很大，但都具有其独特的分子识别功能 。 各种生物敏感膜相应的内容物： 2. 生物活性材料：生物活性材料是固定在换能器上的。为了将分子或器官固定 化，已发展了各种技术。一般情况下，用常规方法切入的酶，其活性可维持 3-4 周或 50-200 次测定；化学方式结合的酶，其活性提高到 1000 次测定。 3. 换能器：生物反应过程中产生的信息是多元化的，因而与分子识别软件相结 合的换能器的种类是多样的：
生物传感器的应用: 1.食品工业:(1)食品成分分析(2)食品添加剂分(3)农药残留量分析(4) 微生物和毒素的检验(5)食品鲜度的检测 2.环境检测:(1)水环境检测(2)大气环境检测 3.发酵工业:(1)原材料及代谢物的测定(2)微生物细胞数目的测定 4.医学:(1)临床医学一测定某种物质的有无和多少;DNA传感器用于临床疾 病诊断(2)军事医学一检测各种毒素,防御生物武器(3)法医学一DNA检 定和亲子认证 优点: (1)采用固定化生物活性物质作催化剂,价值昂贵的试剂可以重复多次使用,克服 了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点 (2)专一性强,只对特定的底物起反应,而且不受颜色、浊度的影响。 (3)分析速度快,可以在一分钟得到结果。 (4)准确度高,一般相对误差可以达到1% (5操作系统比较简单,容易实现自动分析 (6)成本低,在连续使用时,每例测定仅需要几分钱人民币。 (7)有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产 生。在产控制中能得到许多复杂的物理化学传感器综合作用才能获得的信息。同 时它们还指明了增加产物得率的方向。 缺点:生物固化膜不稳定
生物传感器的应用： 1. 食品工业：（1）食品成分分析（2）食品添加剂分（3）农药残留量分析（4） 微生物和毒素的检验（5）食品鲜度的检测 2. 环境检测：（1）水环境检测（2）大气环境检测 3. 发酵工业：（1）原材料及代谢物的测定（2）微生物细胞数目的测定 4. 医学：（1）临床医学—测定某种物质的有无和多少；DNA 传感器用于临床疾 病诊断（2）军事医学—检测各种毒素，防御生物武器（3）法医学—DNA 检 定和亲子认证 优点： ⑴采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服 了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。 ⑵专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响。 ⑶分析速度快，可以在一分钟得到结果。 ⑷准确度高，一般相对误差可以达到 1% ⑸操作系统比较简单，容易实现自动分析 ⑹成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。 ⑺有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产 生。在产控制中能得到许多复杂的物理化学传感器综合作用才能获得的信息。同 时它们还指明了增加产物得率的方向。 缺点：生物固化膜不稳定