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(shí)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(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識(shí)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(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等等）及信號(hào)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(chǎng)開發(fā)獲得顯著成績(jī)、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(hào)生物敏感膜(biosensitivemembrane)又稱分子識(shí)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?jìng)鞲衅鳌?、無試劑分析。除了緩沖液以外，大多數(shù)酶?jìng)鞲衅鞑恍枰砑悠渌治鲈噭?、操作簡(jiǎn)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(shí)別元件分子識(shí)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(dòng)物，植物的細(xì)胞動(dòng)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(shí)別元件分類法酶?jìng)鞲衅髅庖邆鞲衅鹘M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(jiǎn)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(cè)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(jiǎn)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(duì)生物毒素的及時(shí)快速檢測(cè)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(cè)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(cè)定分析。環(huán)境監(jiān)測(cè)---環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，人們迫切希望擁有一種能對(duì)污染物進(jìn)行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測(cè)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(cè)中。生物傳感器對(duì)水中污染物的測(cè)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(cè)定生化需氧量

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

現(xiàn)在用于測(cè)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(cè)定有機(jī)磷

測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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(zhǎng)狀況來監(jiān)測(cè)pH值。該傳感器適用于在線檢測(cè)，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(guó)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(chǎng)化，很多方面如微生物和酶的長(zhǎng)期保存問題，固定化細(xì)胞的活性