桂林理工大學(xué)生物傳感器

ONTHEWAY生物傳感器CONTENTS傳感器的定義及分類生物傳感器的發(fā)展歷程生物傳感器的原理和特點(diǎn)生物傳感器的識別元件與類型生物傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景ABOUTBIOSENSOR生物傳感器:是一種對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì)）、適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器（如氧電極、光敏管、場效應(yīng)管、壓電晶體等等）及信號放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。生物傳感器具有接受器與轉(zhuǎn)換器的功能。生物傳感器的發(fā)展歷程20世紀(jì)60～70年代，起步階段：傳統(tǒng)酶電極20世紀(jì)70年代末期到80年代，發(fā)展高潮階段：介體酶電極20世紀(jì)90年代以后：市場開發(fā)獲得顯著成績、酶的直接電化學(xué)、生物親和傳感器的技術(shù)突破（SPR）

生物傳感器的原理和特點(diǎn)待分析物生物敏感膜化學(xué)量或物理量變化換能器可定量加工的電信號生物敏感膜(biosensitivemembrane)又稱分子識別元件(molecularrecognitionelement),是生物傳感器的關(guān)鍵元件，直接決定傳感器的功能和質(zhì)量．生物傳感器的主要特點(diǎn)1、多樣性。根據(jù)生物反應(yīng)的特異性和多樣性，理論上可以制成所有生物物質(zhì)的酶傳感器。2、無試劑分析。除了緩沖液以外，大多數(shù)酶傳感器不需要添加其它分析試劑。3、操作簡單，快速、準(zhǔn)確，易于聯(lián)機(jī)。4、可以重復(fù)使用、連續(xù)使用，也可以一次性使用。生物傳感器的分子識別元件分子識別元件（生物敏感膜）生物活性材料酶全細(xì)胞組織細(xì)胞器免疫物質(zhì)具有生物親和能力的物質(zhì)核酸模擬酶各種酶電極細(xì)菌，真菌，動物，植物的細(xì)胞動物、植物的組織切片線粒體，葉綠體抗體，抗原，酶標(biāo)抗原等配體，受體寡聚核苷酸高分子聚合物生物傳感器的類型分子識別元件分類法酶傳感器免疫傳感器組織傳感器細(xì)胞傳感器核酸傳感器微生物傳感器分子印跡生物傳感器EnzymesensorImmunosensorTissuesensorOrganellesensorDNA/RNAsensorMicrobialsensorMolecularimprintedbiosensor器件分類法光生物傳感器電導(dǎo)/阻抗生物傳感器聲波生物傳感器熱生物傳感器電化學(xué)生物傳感器半導(dǎo)體生物傳感器懸臂梁生物傳感器OpticalbiosensorCalorimetricbiosensorAcousticwavebiosensorConductive/impedancebiosensorElectrochemicalbiosensorSemiconductbiosensorCantileverbiosensor生物傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)酵工業(yè)----在各種生物傳感器中，微生物傳感器具有成本低、設(shè)備簡單、不受發(fā)酵液混濁程度的限制、可能消除發(fā)酵過程中干擾物質(zhì)的干擾等特點(diǎn)。因此，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛地采用微生物傳感器作為一種有效的測量工具。醫(yī)學(xué)---醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的生物傳感器發(fā)揮著越來越大的作用。生物傳感技術(shù)不僅為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究及臨床診斷提供了一種快速簡便的新型方法，而且因?yàn)槠鋵Ｒ?、靈敏、響應(yīng)快等特點(diǎn)，在軍事醫(yī)學(xué)方面，也具有廣泛的應(yīng)用前景。生物傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域軍事醫(yī)學(xué)---軍事醫(yī)學(xué)中，對生物毒素的及時(shí)快速檢測是防御生物武器的有效措施。生物傳感器已應(yīng)用于監(jiān)測多種細(xì)菌、病毒及其毒素，如炭疽芽孢桿菌、鼠疫耶爾森菌、埃博拉出血熱病毒、肉毒桿菌類毒素等。生物傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測定分析。環(huán)境監(jiān)測---環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，人們迫切希望擁有一種能對污染物進(jìn)行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測的儀器，生物傳感器滿足了人們的要求。已有相當(dāng)部分的生物傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中。生物傳感器對水中污染物的測定

生物傳感器可基于細(xì)菌的代謝作用，用于鑒定水中的污染物。這種方法中，7種標(biāo)準(zhǔn)污染物所引起的生物傳感器毒性反應(yīng)可以作為“指紋”來鑒定。生物傳感器測定生化需氧量

生化需氧量的測定是監(jiān)測水體被有機(jī)物污染的最常用指標(biāo)。常規(guī)的BOD測定需要5d的培養(yǎng)期。而生物傳感器可大幅縮短測定時(shí)間，最快僅需5min。生物傳感器測定氨和硝酸鹽

現(xiàn)在用于測量氨和硝酸鹽的微生物傳感器，普遍采用從廢水處理裝置中分離出來的硝化細(xì)菌和氧電極組合構(gòu)成。生物傳感器測定有機(jī)磷

測量有機(jī)磷農(nóng)藥的新型生物傳感器的原理是，利用傳感器酶的活性被OP所抑制的程度隨OP的濃度變化而改變。這個(gè)傳感器系統(tǒng)由一個(gè)固定有乙酰膽堿酶的毛細(xì)玻璃反應(yīng)器和一個(gè)管狀的氫離子選擇性薄膜探測器所組成。生物傳感器可作為水處理設(shè)備

新型的pH生物傳感器，可用于監(jiān)測生活污水的衛(wèi)生狀況，以利于污水的再利用。其原理是基于細(xì)菌對葡萄糖的新陳代謝作用。在37℃的工作溫度下，利用腸細(xì)菌的生長狀況來監(jiān)測pH值。該傳感器適用于在線檢測，可以作為水處理裝置的終端。生物傳感器的發(fā)展前景

目前世界各國都在致力于生物傳感器的新型設(shè)計(jì)和進(jìn)一步改進(jìn)。要使生物傳感器得到更廣泛的應(yīng)用并且市場化，很多方面如微生物和酶的長期保存問題，固定化細(xì)胞的活性