生物传感器技术 医学中的生物技术报告 简介 生物传感器( Biosensor)是一种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(包括酶、抗体、 抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如 氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工 具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。生物传感器是用生物活 性材料与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科,是发展生物技术必不可 少的一种先进的检测方法与监控方法,也是物质分子水平的快速、微量分析 方法。各种生物传感器有以下共同的结构:包括一种或数种相关生物活性材 料(生物膜)及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器 (传感器),二者组合在一起,用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号 的再加工,构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。 、技术原理 a)组成部分介绍 生物传感器主要由生物感应元件和信号传导器两部分组成。可用来 制作生物感应元件的物质有酶、酶组分、生物体、组织、细胞、抗体 核酸、有机物分子等,其主要功能是对被测物质进行选择性作用,即被 测物质的识别。信号传导器的主要形式有电视测量式、电流测量式、电 导率测量式、阻抗测定式、光强测量式、热量测定式、声强测量式、机 械式等,其主要功能是将生物元件与被测物质相互作用所产生的物理化 学效应转变为可以输出的电信号。 b)基本工作原理 分子识别 生物传感器的基本工作原理是将具有分子识别功能的生物物质 通过特殊加工技术涂敷固定在固态载体上(如高分子膜),形成功能 膜,当其与被测物之相接触时,膜内的感应物质首先与被测物质选择 性的进行吸附,发生互相作用形成复合物,从而表现为化学变化、热 变化、光变化或直接产生电信号等方式。生物感应元件通过产生的上 述变化完成分子识别。 信号转换 分子识别步骤中产生的各种变化,除了电信号可以直接被利用意 外,其余变化需要进行物理化学转换才能被使用。化学变化、热变化 光变化由信号传导器转化为容易输出的且与待测物质浓度成正比的 电信号 信号传输 经过转换后的电信号经过导线或无线电波等传输介质传输到目 的处理器上 iv.信号显示 目的处理器将接收到的电信号进一步放大、处理、储存达到测 量记录的目的。生物传感器技术 ——医学中的生物技术报告 一、 简介 生物传感器(Biosensor)是一种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（包括酶、抗体、 抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）、适当的理化换能器（如 氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工 具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。生物传感器是用生物活 性材料与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可 少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析 方法。各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材 料（生物膜）及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器 （传感器），二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号 的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。 二、 技术原理 a) 组成部分介绍 生物传感器主要由生物感应元件和信号传导器两部分组成。可用来 制作生物感应元件的物质有酶、酶组分、生物体、组织、细胞、抗体、 核酸、有机物分子等，其主要功能是对被测物质进行选择性作用，即被 测物质的识别。信号传导器的主要形式有电视测量式、电流测量式、电 导率测量式、阻抗测定式、光强测量式、热量测定式、声强测量式、机 械式等，其主要功能是将生物元件与被测物质相互作用所产生的物理化 学效应转变为可以输出的电信号。 b) 基本工作原理 i. 分子识别 生物传感器的基本工作原理是将具有分子识别功能的生物物质 通过特殊加工技术涂敷固定在固态载体上（如高分子膜），形成功能 膜，当其与被测物之相接触时，膜内的感应物质首先与被测物质选择 性的进行吸附，发生互相作用形成复合物，从而表现为化学变化、热 变化、光变化或直接产生电信号等方式。生物感应元件通过产生的上 述变化完成分子识别。 ii. 信号转换 分子识别步骤中产生的各种变化，除了电信号可以直接被利用意 外，其余变化需要进行物理化学转换才能被使用。化学变化、热变化、 光变化由信号传导器转化为容易输出的且与待测物质浓度成正比的 电信号。 iii. 信号传输 经过转换后的电信号经过导线或无线电波等传输介质传输到目 的处理器上。 iv. 信号显示 目的处理器将接收到的电信号进一步放大、处理、储存达到测 量记录的目的