生物传感器的研究现状及应用
生物传感器技术的发展现状与未来趋势分析

生物传感器技术的发展现状与未来趋势分析近年来,生物传感器技术得到了迅速的发展,并在医疗、环境监测、食品安全等领域发挥了重要作用。
本文将就生物传感器技术的发展现状及未来趋势进行分析。
一、生物传感器技术的发展现状生物传感器技术是一种通过检测和转化生物体内的化学或生物过程转变为可测量的信号的技术。
当前,生物传感器技术已经广泛应用于医学领域,例如血糖仪、血压计以及心率监测器等。
同时,生物传感器技术也在环境监测和食品安全领域发挥着重要作用,例如水质监测、食品中的有害物质检测等。
在医学领域,生物传感器技术的发展为疾病的早期诊断和治疗提供了更多可能性。
例如,随着纳米技术的进展,纳米生物传感器的出现使得病原体的检测更加敏感和快速。
同时,非侵入式生物传感器,如皮肤贴片传感器和可穿戴设备,也为患者提供了更加舒适和便捷的监测方式。
在环境监测领域,生物传感器技术的应用有助于监测水、空气等环境中的有害物质。
通过使用生物传感器技术,人们可以实时监测环境中的化学物质和污染物,及时采取相应措施,避免对环境和人体造成严重危害。
二、生物传感器技术的未来趋势随着科学技术的不断进步,生物传感器技术在未来将有更广阔的应用前景。
以下是生物传感器技术的几个未来趋势:1. 纳米生物传感器纳米技术的发展将会进一步推动生物传感器技术的发展。
纳米生物传感器可以通过微型化和集成化的设计,在更小的尺寸和更高的灵敏度下进行检测。
纳米生物传感器还可以通过与生物分子之间的特异性相互作用,实现更准确的检测和诊断。
2. 柔性和可穿戴生物传感器随着可穿戴技术的迅速发展,柔性和可穿戴生物传感器将成为未来的热点发展方向。
柔性生物传感器可以与人体自然接触,具有更好的生物相容性和舒适性。
可穿戴生物传感器可以实时监测人体健康状态,并通过数据传输与云端进行远程监测和分析。
3. 生物传感器网络将生物传感器连接成一个网络,可以实现分布式的检测和监测。
通过将传感器组织成网络,可以实现多点监测和全面分析,提高传感器的覆盖范围和数据准确性。
生物传感器技术的发展及其应用前景

生物传感器技术的发展及其应用前景随着人们对于健康和环境保护越来越关注,生物传感器技术在近年来得到了快速的发展和应用。
该技术的应用范围广泛,从医疗保健到环境监测,都可以大大提高检测的精度和便捷性。
本文将从生物传感器技术的原理、发展现状和应用前景三个方面进行论述。
一、生物传感器技术的原理生物传感器技术是通过利用生物材料作为传感元件,实现生物分子与传感器之间的特异性识别和检测信号的转换。
其原理是将特定的生物分子,如酶、抗体、DNA等与传感器上的探测元件进行特异性捕捉和识别,从而实现对于生物分子的检测。
生物传感器技术与传统的化学传感器相比,具有生物特异性、高灵敏度和选择性等优点,其应用范围也更加广泛。
二、生物传感器技术的发展现状随着生物传感器技术的不断发展,其在医疗、食品安全、环境监测等领域的应用也在不断拓展。
目前,生物传感器技术已经被广泛用于血糖检测、细菌检测、肿瘤检测、污染物检测等方面。
同时,生物传感器技术的研究也逐渐向着多学科交叉领域的方向发展,如纳米技术、材料科学和信息技术等领域的结合,极大地推动了生物传感器技术的进步和应用。
三、生物传感器技术的应用前景随着人们对于健康和环境保护的越来越重视,生物传感器技术的应用前景也越来越广泛。
在医疗领域,生物传感器技术的应用可以为人们提供更加便捷的医疗服务,同时也可以提高医疗检测的准确性和敏感性。
在食品安全领域,生物传感器技术的应用可以快速准确地检测食品中的污染物,预防食品安全事故的发生。
在环境监测领域,生物传感器技术的应用可以帮助人们实时地了解环境状况,及时采取相应的措施,保护环境。
综上所述,生物传感器技术是一项具有广泛应用前景的技术,其应用范围正在不断扩大。
研究人员们还在不断地探索新的技术途径和方法,进一步提高生物传感器技术的检测精度和便捷性。
相信在未来的不久,生物传感器技术将为我们的健康和生活带来更大的便利和贡献。
生物传感器的研究进展综述

生物传感器的研究进展综述一、本文概述生物传感器作为一种集成了生物识别元件和信号转换器的设备,其在生物、医学、环境、食品安全等领域的应用日益广泛。
本文旨在综述生物传感器的研究进展,包括其基本原理、分类、应用领域以及存在的挑战和未来的发展趋势。
我们将重点关注近年来在生物传感器领域的创新技术和研究成果,以期为读者提供一个全面而深入的理解。
我们将简要介绍生物传感器的基本原理,包括其工作机制和主要构成部分。
接着,我们将根据生物识别元件的不同,对生物传感器进行分类,并详细讨论各类生物传感器的特点和应用领域。
在此基础上,我们将重点分析近年来在生物传感器研究方面的主要进展,包括新材料、新技术和新方法的开发和应用。
我们还将探讨生物传感器在实际应用中所面临的挑战,如灵敏度、特异性、稳定性和寿命等问题,并就此提出可能的解决方案。
我们将展望生物传感器未来的发展趋势,预测其在未来可能的应用领域和发展方向。
通过本文的综述,我们希望能够为研究者提供一个关于生物传感器研究进展的全面视角,为其未来的研究和开发提供有益的参考。
二、生物传感器的基本原理与技术生物传感器是一种利用生物分子识别元件与物理或化学换能器相结合,对生物物质进行高选择性、高灵敏度检测的新型分析装置。
其基本原理是将生物分子识别过程(如酶促反应、抗原抗体反应、核酸杂交等)与信号转换器(如电化学电极、光学器件、压电晶体等)相结合,通过生物识别元件与待测物之间的特异性相互作用,将生物化学反应产生的信息转化为可检测的电信号、光信号或其他形式的信号,从而实现对待测物的定性或定量分析。
生物传感器的核心技术包括生物识别元件的制备与固定化技术、信号转换与处理技术,以及传感器的微型化与集成化技术。
生物识别元件的制备是实现生物传感器特异性与灵敏度的关键,常见的生物识别元件包括酶、抗体、核酸适配体、细胞和组织等。
信号转换与处理技术是生物传感器将生物识别信号转化为可测量电信号的核心,常见的信号转换方式有电化学转换、光学转换、热学转换等。
生物传感器的研究进展与应用研究

生物传感器的研究进展与应用研究在现代科学领域中,生物传感器是一种广泛应用的技术,不仅在医疗保健领域有重要的应用,也被广泛应用于环境监测、工业生产等领域。
生物传感器的研究已经发展了几十年,历经多次革新和进步,如今已形成了包括电化学传感器、光学传感器、质谱传感器、生物发光传感器等多种类型的传感器。
本文旨在概述生物传感器的基本原理和分类,以及目前已有的主要研究进展和应用研究。
一、生物传感器的基本原理及分类生物传感器作为一种生物分析技术,主要是利用生物反应的特异性和灵敏性将生物分析过程转化为可测量的电、光、声等信号,从而实现对生物分子的快速、精确检测。
生物传感器按照其信号转换机制可以分为电化学传感器、光学传感器、质谱传感器、生物发光传感器等多种类型。
其中,电化学传感器是利用电化学反应过程的一系列物理和化学变化,对反应过程中发生物质转化的电流、电势变化等参数进行检测和记录。
这种传感器具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等优点,广泛应用于环境污染监测、食品检测、医学诊断等领域。
光学传感器是利用光学传感器反射特性基于光学原理进行测量,其中包括表面增强拉曼光谱传感器、表面等离子体共振传感器等等。
质谱传感器基于质谱分析原理,用来检测生物分子的质量和结构。
而生物发光传感器基于生物体内活性荧光物质特性,利用荧光发射强弱进行检测和记录。
二、生物传感器的主要研究进展随着科技不断发展,生物传感器也在不断地发展中。
生物传感器的主要研究进展体现在以下几方面。
1、灵敏度提高近年来,生物传感器的灵敏度得到了不断提高。
传统的“热点”识别法、荧光共振能量转移、表面等离子体共振等技术的出现为生物传感器的灵敏度提高提供了有力的支撑。
此外,研究人员也通过改变传感器表面形貌、优化传感器的工作液、加强传感层对于目标分子的覆盖度等方法提高灵敏度。
2、多样化应用生物传感器的应用范围越来越广泛。
传统的医疗监测、环境监测等领域,已经可以应用到食品安全、生物制药、无机化学等领域。
电化学生物传感器的研究与应用现状

电化学生物传感器的研究与应用现状电化学生物传感器的研究目前主要集中在三个方向:传感器构建、信号放大和检测仪器的开发。
传感器构建主要包括生物识别分子的修饰和载体材料的选择。
生物识别分子可以是抗体、酶、DNA等,通过与目标物质的特异性相互作用,实现对目标物质的检测。
载体材料选择需要考虑电化学活性、生物兼容性、稳定性等因素,常见的载体材料有玻碳电极、金属薄膜等。
信号放大主要通过引入纳米材料、纳米结构或功能材料,增强电化学传感器的灵敏度。
检测仪器的开发旨在提高传感器的检测性能和实用性,主要包括微流控技术、传感器阵列和便携式检测仪器等。
电化学生物传感器在医学诊断领域的应用已经取得了重要进展。
例如,血糖仪是最常见的电化学生物传感器之一,用于测试血液中的葡萄糖含量,对糖尿病患者的日常管理起到了重要作用。
此外,电化学生物传感器还可以用于监测血清中的肿瘤标志物、心肌酶等,辅助临床诊断,提高疾病的早期诊断率。
在食品安全方面,电化学生物传感器也发挥着重要作用。
传统的食品检测方法通常需要昂贵的仪器设备和复杂的分析程序,而电化学生物传感器则具有快速、灵敏和简单的优点。
通过检测食品样品中的有害物质,例如重金属、农药残留和毒素等,电化学生物传感器能够有效地保证食品安全,减少食品中的有害物质对人体的危害。
此外,电化学生物传感器还被广泛应用于环境监测。
例如,可以利用电化学生物传感器检测水体中的有毒金属离子、有机物污染物等,为环境污染监控提供有效手段。
另外,电化学生物传感器还可以用于检测空气中的污染物,例如二氧化硫、氮氧化物等,为空气质量监测提供帮助。
总之,电化学生物传感器是一种有着广泛应用前景的检测技术。
随着传感器构建、信号放大和检测仪器的不断改进和创新,电化学生物传感器将在医学诊断、食品安全、环境监测等领域发挥更加重要的作用。
人体生物传感器技术的研究及应用

人体生物传感器技术的研究及应用随着科技的不断发展,人类对于自身的健康和身体状况的关注也越来越深入。
现代医学技术的不断创新,使得人们对于自身健康的掌握越来越精准,而这其中,人体生物传感器技术的研究与应用扮演了至关重要的角色。
一、人体生物传感器技术的概念及分类人体生物传感器技术,指的是将传感器技术应用于人体健康管理领域,通过测量和分析人体各种生理指标,帮助人们了解自身身体状况,从而调整生活方式,防范疾病的发生。
按照技术原理,人体生物传感器技术可分为三类:1.生物信号采集技术:主要用于获取人体各种重要生理指标的信号,如心率、呼吸、血压等。
2.生物信息处理技术:通过处理与分析采集到的生物信号数据,对人体健康状况进行评估,判断是否存在健康隐患。
3.生物信号反馈技术:将处理好的生物信号数据反馈给用户,帮助用户了解自己的身体状况,从而调整生活方式,防范疾病的发生。
二、人体生物传感器技术的研究及应用现状目前,人体生物传感器技术已经在各个领域得到了广泛应用。
例如,在医疗领域,生物传感器技术已经被应用于心血管疾病诊断、糖尿病治疗、肿瘤筛查等领域。
在健康领域,生物传感器技术则被应用于健身、运动等方面。
同时,在安全领域,生物传感器技术也被应用于疲劳状态检测、驾驶员状态监测等领域。
不仅如此,人体生物传感器技术的研究也在不断深入。
目前,相关科学家已经研究出了无线生理信号传感器、人体热量传感器、血糖检测传感器等生物传感器技术,并逐渐引入到各个领域中,以帮助人们更好地了解自身身体状况。
三、人体生物传感器技术的未来发展方向随着人体生物传感器技术的不断发展,其未来的发展方向也将更加多元化和细分化。
例如,在医疗领域,生物传感器技术可能会更加注重细化诊断和治疗方案,以满足不同患者的需求。
同时,生物传感器技术在健康领域中的应用也将会越来越广泛,以满足人们对于健康管理的需求。
总的来说,人体生物传感器技术是一个极其重要的医疗技术,它已经可以帮助人们更好地了解自身的身体状况,从而预防疾病的发生。
生物传感器技术的发展与应用

生物传感器技术的发展与应用随着科技的飞速发展,越来越多的生物传感器技术被研发出来并得到了广泛应用。
生物传感器是一种能够检测生物体内化学、物理和生理性质的设备,常用于医学、环境保护、食品安全等方面。
本文将介绍生物传感器技术的发展与应用,并对其前景进行展望。
一、生物传感器技术的发展历程生物传感器技术的最早研究可以追溯到20世纪50年代。
当时,科学家们首次研发出能够检测葡萄糖的生物传感器,但由于技术水平和设备限制,其检测效果并不理想。
直到70年代末期,随着纳米技术和信息技术等新技术的发展,生物传感器技术才得以大幅提升。
进入21世纪,生物传感器技术实现了跨越式发展。
新型的材料、微纳加工和微电子技术的应用使得生物传感器的灵敏度、选择性和稳定性得到了大幅提升。
此外,智能化和自动化技术的应用也使得生物传感器成为了现实生活中的重要工具。
二、生物传感器技术的应用领域1. 医学领域生物传感器是医学领域中最为重要的工具之一。
例如在糖尿病患者的日常生活中,通过佩戴连续血糖监测器,患者可以随时随地观察自己的血糖水平。
同时,同步传输到医生端的数据也能帮助医生及时调节患者的药物使用和饮食习惯。
生物传感器在其他疾病的诊断和治疗方面也有着广泛的应用,比如应用于血压、呼吸等实时生命监测。
2. 环境保护领域在近年来,生物传感器技术也被广泛应用于环境保护领域。
例如,通过生物传感器检测水环境中的浓度和种类,可以有效地预测和监控水的质量状况,避免水污染造成的环境危害。
此外,生物传感器还可以应用于大气质量监测、土壤质量分析等多个方面。
3. 食品安全领域生物传感器技术也被应用于食品安全领域。
通过生物传感器检测食品中的毒素、微生物等潜在的食品安全隐患,可以有效地预防食品中毒事件的发生。
三、生物传感器技术的未来发展及前景随着技术的日新月异,生物传感器技术的应用前景十分广阔。
由于生物传感器技术的突出优势,未来的生物传感器技术将会朝着以下几个方面得到不断的创新和拓展。
生物传感器特点及应用领域

生物传感器特点及应用领域生物传感器是一种利用生物体系与生物分子之间相互作用的传感器。
它利用生物分子的识别能力和可选择性与传感器部件相结合,可以用于检测和分析生物体内或周围的化学和生物分子,具有高灵敏度、高选择性、实时监测等特点。
以下是生物传感器的特点及应用领域。
特点:1. 高灵敏度:生物传感器利用生物分子的识别和反应能力进行检测,可以实现非常低浓度的分析,具有高灵敏度。
2. 高选择性:生物传感器能够根据生物分子的特异性识别产生相应的信号,具有高选择性。
3. 实时监测:生物传感器能够在实时监测下进行分析,可以对瞬态信号和事件进行快速响应。
4. 高度集成化:生物传感器可以与传感器部件相结合,实现小型化、微型化和集成化。
应用领域:1. 生命科学研究:生物传感器可以用于生物分子的检测和分析,用于研究生物体内的化学过程、代谢物质等,推动生物科学的发展。
2. 医学诊断:生物传感器可以用于检测和分析生物体内的生物分子,如蛋白质、DNA等,用于疾病的早期诊断、疗效监测等。
3. 环境监测:生物传感器可以用于检测和分析环境中的污染物、有害物质等,用于环境保护和治理。
4. 食品安全:生物传感器可以用于检测和分析食品中的有害物质、添加剂等,用于保障食品安全。
5. 农业领域:生物传感器可以用于检测和分析农作物生长过程中的营养状态、病虫害等,用于农业生产的改进和优化。
6. 安全检测:生物传感器可以用于检测和分析爆炸物、毒剂等危险物质,用于安全检测和防护。
总结起来,生物传感器具有高灵敏度、高选择性、实时监测等特点,适用于生命科学研究、医学诊断、环境监测、食品安全、农业领域、安全检测等多个应用领域。
随着生物科学和纳米科技的发展,生物传感器的应用将会越来越广泛,为科学研究和社会发展做出更加重要的贡献。
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生物传感器的研究现状及应用生物传感器?这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上,生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助,显示出越来越受重视的前景。
要掌握生命科学研究的前研信息,争取好的研究课题和资金,你怎能不了解生物传感器?让我们来看看生物通最近的一些报道:英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。
该系统利用一个回旋装置来检测,类似导航系统和气袋的原理。
振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸,有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤,获得最佳治疗方案。
该装置可以鉴定肿瘤标志物-蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。
该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统,更加快速方便地检测组织样品。
欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组,以使该技术进一步完善。
苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台(BiosensorPlatform)”——一种治疗诊断技术。
作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法,能够在诊断的同时,提出适合不同病人的治疗方案,可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性,同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。
目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上,只需在事前做些特殊的测试,即可根据结果决定适合的疗程。
这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。
来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌,该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。
GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。
临床样本直接加到芯片上,然后其电化学信号被多通道阅读器获取。
根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。
从样品收集到结果仅需45分钟。
比传统方法(需要2天时间)大大缩短。
生物传感器检测方法使得医生无需等待就可以给出治疗方案。
目前该项研究已经获得560万美金的美国生物工程研究合作基金。
欧美国家陆续投入惊人巨资研究生物传感器,不难预见,这个当今全球医学检测和快速分析技术(EMERGINGRAPIDASSAYTECHNOLOGIES)的热点领域在不远的将来会有极为广阔的应用前景。
为加强国内外生物传感器和蛋白芯片领域的技术交流与沟通,基因有限公司更邀请美国Clemson大学,Bio-Dot,AdhesivesResearch,Amic,BlueshiftBiotechnologies,中科院等单位的多位科研专家,首次举办中国生物传感器和蛋白芯片技术高级培训班暨快速检测新技术国际研讨会,希望把国外的新技术、新方法、新思路带给国内科研工作者,以期提高中国科学家在该领域的技术研发水平及产品的国际竞争力。
什么是生物传感器?生物传感器是一种集现代生物技术与先进的电子技术于一体的高科技产品。
从1962年,Clark和Lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40年。
生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。
在最初15年里,生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主,但是由于酶的价格昂贵并不够稳定,因此以酶作为敏感材料的传感器,其应用受到一定的限制。
近些年来,微生物固定化技术的不断发展,产生了微生物电极。
微生物电极以微生物活体作为分子识别元件,与酶电极相比有其独到之处。
它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。
此外,还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。
而目前,光纤生物传感器的应用也越来越广泛。
而且随着聚合酶链式反应技术(PCR)的发展,应用PCR的DNA生物传感器也越来越多。
生物传感器利用生物化学和电化学反应原理,将生化反应信号转换为电信号,通过对电信号进行放大和模数转换,测量出被测物质及其浓度。
近年来,已经实用化的生物传感器主要有酶电极,微生物传感器,免疫传感器,半导体生物传感器等。
由于生物传感器可以取代常规的化学分析方法,因此,它的出现可以说是一场技术革命。
为此,世界上一些科技发达的国家都把生物传感器的研究作为生物技术产业化的关键技术,投入了相当大的人力、物力进行研制开发。
近年来,生物传感器已经在医学诊断、食品营养、环境监测、国防工业及人类卫生保健等诸多领域中得到了广泛的应用。
例如,生物传感器可以用来测定作为医疗重要依据的体内代谢物、蛋白质、抗原等的有关参数。
美国YSI公司推出一种外固定化酶型生物传感器,利用它可以测定出运动员锻炼后血液中存在的乳酸水平或糖尿病人的葡萄糖水平。
光纤传感器和微型生物传感器结合可以直接用于体内分析。
生物工程方面,在利用生物工程技术生产药物时,将生物传感器用于工程的监视,可以迅速地获取各种数据,有效地加强了生物工程产品的质量管理。
此外,生物传感器已在癌症药物的研制方面发挥了重要的作用,将癌症患者的癌细胞取出培养,然后利用生物传感器准确地测试癌细胞对各种治癌药物的反应,经过这种试验就可以快速地筛选出一种最有效的治癌药物。
目前,市场上出售的生物传感器大多是第二代产品,它含有生物工程分子,能直接感知并测定出指定的物质。
第三代或第四代的生物传感器的典型代表是把硅片与生命材料相结合制成的生物硅片。
这种有机与无机相结合的生物硅片比传统硅片的集成度要高几百万倍,且在工作时不发热或仅产生微热。
今后,随着高科技的不断发展,还可以利用不同的生物元件的特殊功能与先进的电子技术相结合,研制出各种用途的新型生物传感器。
例如,采用微电子技术与特殊的生物元件可以研制出超微型的生物传感器,它可以进入人体内,帮助医生和病人解决一些外科手术和药物无法解决的问题。
此外,科学家们还预言,有机生物传感器会融入电子系统。
在不久的将来完全可以研制出全有机分子芯片和生物计算机。
生物硅片与先进的电子系统的广泛结合,可以创造出更为复杂的仿生系统。
随着各种高性能的生物传感器和生物硅片的出现,必将对现代的高科技产品产生重大的影响,从而推动人类社会的更快发展和进步。
一、生物传感器定义与分类用固定化生物成分或生物体作为敏感元件的传感器称为生物传感器(biosensor)。
生物传感器并不专指用于生物技术领域的传感器,它的应用领域还包括环境监测、医疗卫生和食品检验等。
生物传感器主要有下面三种分类命名方式:1.根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类:酶传感器(enzymesensor),微生物传感器(microbialsensor),细胞传感器(organallsensor),组织传感器(tis-suesensor)和免疫传感器(immunolsensor)。
显而易见,所应用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。
2.根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有:生物电极(bioelectrode)传感器,半导体生物传感器(semiconductbiosensor),光生物传感器(opticalbiosensor),热生物传感器(calorimetricbiosensor),压电晶体生物传感器(piezoelectricbiosensor)等,换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。
3.以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类有生物亲合型生物传感器(affinitybiosensor)。
4.三种分类方法之间实际互相交叉使用。
二、生物传感器基本结构和工作原理生物传感器由分子识别部分(敏感元件)和转换部分(换能器)构成,以分子识别部分去识别被测目标,是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。
分子识别部分是生物传感器选择性测定的基础。
生物体中能够选择性地分辩特定物质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。
这些分子识别功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物,如抗体和抗原的结合,酶与基质的结合。
在设计生物传感器时,选择适合于测定对象的识别功能物质,是极为重要的前提。
要考虑到所产生的复合物的特性。
根据分子识别功能物质制备的敏感元件所引起的化学变化或物理变化,去选择换能器,是研制高质量生物传感器的另一重要环节。
敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗等会产生相应的变化量。
根据这些变化量,可以选择适当的换能器。
生物化学反应过程产生的信息是多元化的,微电子学和现代传感技术的成果已为检测这些信息提供了丰富的手段。
三、生物传感器四大应用领域生物传感器正进入全面深入研究开发时期,各种微型化、集成化、智能化、实用化的生物传感器与系统越来越多。
1.食品工业2. 生物传感器在食品分析中的应用包括食品成分、食品添加剂、有害毒物及食品鲜度等的测定分析。
3. 食品成分分析。
在食品工业中,葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和贮藏寿命的一个重要指标。
已开发的酶电极型生物传感器可用来分析白酒、苹果汁、果酱和蜂蜜中的葡萄糖等。
4. 食品添加剂的分析。
亚硫酸盐通常用作食品工业的漂白剂和防腐剂,采用亚硫酸盐氧化酶为敏感材料制成的电流型二氧化硫酶电极可用于测定食品中的亚硫酸含量。
此外,也有用生物传感器测定色素和乳化剂的报道。
5.环境监测6. 近年来,环境污染问题日益严重,人们迫切希望拥有一种能对污染物进行连续、快速、在线监测的仪器,生物传感器满足了人们的要求。
目前,已有相当部分的生物传感器应用于环境监测中。
7. 大气环境监测。
二氧化硫(SO2)是酸雨酸雾形成的主要原因,传统的检测方法很复杂。
Marty等人将亚细胞类脂类固定在醋酸纤维膜上,和氧电极制成安培型生物传感器,对酸雨酸雾样品溶液进行检测。
8.发酵工业9. 在各种生物传感器中,微生物传感器具有成本低、设备简单、不受发酵液混浊程度的限制、可能消除发酵过程中干扰物质的干扰等特点。
因此,在发酵工业中广泛地采用微生物传感器作为一种有效的测量工具。
10. 微生物传感器可用于测量发酵工业中的原材料和代谢产物。
另外,还用于微生物细胞数目的测定。
利用这种电化学微生物细胞数传感器可以实现菌体浓度连续、在线的测定。
11.医学领域12. 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,而且因为其专一、灵敏、响应快等特点,在军事医学方面,也具有广阔的应用前景。
13. 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。
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。
在军事医学中,对生物毒素的及时快速检测是防御生物武器的有效措施。
生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒及其毒素。
四、未来生物传感器几大特点近年来,随着生物科学、信息科学和材料科学发展的推动,生物传感器技术飞速发展。