生物传感器 王力15302010014 技术原理 待测物质经扩散作用进入生物活性材料,经分子识别,发生生物学反应,产生的信 息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号,再经二次仪表放 大并输出,便可知道待测物浓度。 分子识 被测物别元件换能器电子仪器 |吵 信号放大和 数据处理 识别部位电信号或光信号 图1生物传感器的组成 分子识别元件又称生物敏感膜,是生物传感器的关键元件,直接决定传感器的功能 与质量。依生物敏感膜所选用材料不同,其组成可以是酶、DNA、免疫物质、全细胞、 组织、细胞器或它们的组合 换能器其作用是将各种生物的、化学的和物理的信息转变成电信号。生物反应过程 产生的信息是多元化的,微电子和传感技术的现代成果为检测这些信息提供了丰富的 手段 分子识别 信号转换 被测物质 化学变化、物理 电 其它物质一辛 光 → 质量 生物材料(酶 敏感元件 换能器信号传输 信号处理系统 细胞器、 细胞、 微生物等) 敏感组件 辅助仪器
生物传感器 王力 15302010014 技术原理 待测物质经扩散作用进入生物活性材料,经分子识别,发生生物学反应,产生的信 息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号,再经二次仪表放 大并输出,便可知道待测物浓度。 分子识别元件又称生物敏感膜,是生物传感器的关键元件,直接决定传感器的功能 与质量。依生物敏感膜所选用材料不同,其组成可以是酶、DNA、免疫物质、全细胞、 组织、细胞器或它们的组合。 换能器其作用是将各种生物的、化学的和物理的信息转变成电信号。生物反应过程 产生的信息是多元化的,微电子和传感技术的现代成果为检测这些信息提供了丰富的 手段
技术应用 医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床 诊断提供了一种快速简便的新型方法,其专一、灵敏、响应快等特点,具有广的应用前景。 在临床医学中,酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器,已成功地应用于血糖、乳酸、 维生素C、尿酸、尿素、谷氨酸、转氨酶等物质的检测。其原理是:用固定化技术将酶装在 生物敏感膜上,检测样品中若含有相应的酶底物,则可反应产生可接受的信息物质,指示电 极发生响应可转换成电信号的变化,根据这一变化,就可测定某种物质的有无和多少。 利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可制成微生物传感器,在临床中应用的微生物传 感器有葡萄糖、乙酸、胆固醇等传感器。若选择适宜的含某种酶较多的组织,来代替相应的 酶制成的传感器称为生物电极传感器。如用猪肾、兔肝、牛肝、甜菜、南瓜和黄瓜叶制成的 传感器,可分别用于检测谷酰胺、鸟嘌呤、过氧化氢、酪氨酸、维生素C和胱氨酸等 DNA传感器是目前生物传感器中报道最多的一种,用于临床疾病诊断是DNA传感器的最 大优势,它可以帮助医生从 DNARNA、蛋白质及其相互作用层次上了解疾病的发生、发展 过程,有助于对疾病的及时诊断和治疗。此外,进行药物检测也是DNA传感器的一大亮点。 Brabec等人利用DNA传感器研究了常用铂类抗癌药物的作用机理并测定了血液中该类药 物的浓度 技术优点 1)可重复使用 采用固定化生物活性物质作催化剂,价格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(选择性高、特异性强) 如:酶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 可以在几分钟得到结果。 (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 技术缺点 生物固化膜不稳定
技术应用 医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床 诊断提供了一种快速简便的新型方法,其专一、灵敏、响应快等特点,具有广的应用前景。 在临床医学中,酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器,已成功地应用于血糖、乳酸、 维生素 C、尿酸、尿素、谷氨酸、转氨酶等物质的检测。其原理是:用固定化技术将酶装在 生物敏感膜上,检测样品中若含有相应的酶底物,则可反应产生可接受的信息物质,指示电 极发生响应可转换成电信号的变化,根据这一变化,就可测定某种物质的有无和多少。 利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可制成微生物传感器,在临床中应用的微生物传 感器有葡萄糖、乙酸、胆固醇等传感器。若选择适宜的含某种酶较多的组织,来代替相应的 酶制成的传感器称为生物电极传感器。如用猪肾、兔肝、牛肝、甜菜、南瓜和黄瓜叶制成的 传感器,可分别用于检测谷酰胺、鸟嘌呤、过氧化氢、酪氨酸、维生素 C 和胱氨酸等。 DNA 传感器是目前生物传感器中报道最多的一种,用于临床疾病诊断是 DNA 传感器的最 大优势,它可以帮助医生从 DNA,RNA、蛋白质及其相互作用层次上了解疾病的发生、发展 过程,有助于对疾病的及时诊断和治疗。此外,进行药物检测也是 DNA 传感器的一大亮点。 Brabec 等人利用 DNA 传感器研究了常用铂类抗癌药物的作用机理并测定了血液中该类药 物的浓度。 技术优点 1) 可重复使用 采用固定化生物活性物质作催化剂,价格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(选择性高、特异性强) 如:酶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 可以在几分钟得到结果。 (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。 技术缺点 生物固化膜不稳定