生物传感器(兼容)PPT

二.传感器的基本概念
1.3.3包埋法 将酶分子或细胞包埋并固定在高分子聚合 物三维空间网状结构基质中。 包埋法的特点是一般不产生化学修饰，对 生物分子活性影响较小，膜的孔径和几何 形状可任意控制，被包埋物质不易渗漏， 底物分子可以在膜中任意扩散，缺点是分 子量大的底物在凝胶网格内扩散较困难， 因此，不适合大分子底物的测定。
三.生物传感器的基本原理
被分析物扩散进入固定化生物敏感膜层，经分子识别，发生生物学反应， 产生的信息继而被相应的化学换能器或物理换能器转变成可定量和可处理 的电信号，再经二次仪表(检测放大器)放大并输出，便可知道待测物浓度。
三.生物传感器的基本原理
与传统的分析方法相比，生物传感器这种新的检测手段具有如下的优点： ①生物传感器是由选择性好的生物材料构成的分子识别元件，因此一般 不需要样品的预处理，样品中的被测组分的分离和检测同时完成，且 测定时一般不需加入其他试剂； ②由于它的体积小，可以实现连续在线监测； ③响应快，样品用量少，且由于敏感材料是固定化的，可以反复多次使 用； ④传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器，便于推广普及。
二.传感器的基本概念
1.3生物功能物质的固定化
概念：将具有分子识别能力的生物功能物质，包藏或吸附于某些高分子
材料，生物高分子或无机材料，如分子筛内制备成感应器，称为生物功 能物质的固定化。 常用固定化方法：夹心法（隔离法）、包埋法、吸附法、共价结合法、 交联法、微胶囊法。
二.传感器的基本概念
1.3.1夹心法 是将生物活性材料封闭在双层滤膜之间。依生物材料的不同而选择各 种孔径的滤膜。 尤其适用于微生物和组织膜的制作。商品BOD传感器的膜就是用这种 方法制作的。用于酶膜制作时稳定性较差。
滤膜的选择
生物组分
酶
膜孔径
10~300A°
膜类型
超滤膜、透析膜
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组织
微生物
0.5~10μm
0.05~10μm
微滤膜
微滤膜
二.传感器的基本概念
1.3.2吸附法 是用非水溶性载体物理吸附或离子结合，使蛋 白质分子固定化的方法。 载体种类繁多，如活性炭、高岭土、羟基石灰 石、铝粉、硅胶、玻璃、胶原、磷酸钙凝胶、 纤维素和离子交换器等。 吸附法主要用于制备酶和免疫膜，吸附过程一 般不需要化学试剂，对蛋白质分子活性影响较 小，使蛋白质分子容易脱落，特别在环境条件 改变时。故常常与其它固定化方法结合使用， 如吸附交联法。
二.传感器的基本概念
1.3.5交联法 此法借助双功能试剂使蛋白质 结合到惰性载体或蛋白质分子 彼此交联呈网状结构。 交联法广泛用于酶膜和免疫分 子膜制备，操作简单，结合牢 固，在酶源困难时常常需要加 入数倍酶的惰性蛋白质作为基 质。本法存在的问题是在进行 固定化时需要严格控制pH，一 般在蛋白质的等电点附近操作。 在交联反应中，酶分子不可避 免地会部分失活。
生物传感器
魏铭7130070 郑棋月7130069 2014.3.14
目录
一.生物传感器的发展历史 二.生物传感器的基本概念 三.生物传感器的基本原理
四.生物传感器的分类
五.生物传感器在食品工业中的应用 六.生物传感器的发展现状
七.生物传感器的发展趋势和展望
一.生物传感器的发展历史
第一阶段：20世纪60一70年代，为起步阶段，以Clark传统酶电极为代表。 第二阶段：20世纪70年代末期到80年代，大量的学科交叉出现各种不同原理 和技术的生物传感器，尤其80年代中期是生物传感器发展的第一个高潮时期， 其代表之一是介体酶电极，它不仅开辟了酶电子学的新研究方向，还为酶传 感器的商品化奠定了重要基础。 第三阶段：20世纪90年代以后，有两个象征：一是生物传感器的市场开发获 得显著成绩；二是生物亲和传感器的技术突破，以表面等离子体和生物芯片
二.传感器的基本概念
1.生物传感器(biosensor)： 是指对生物物质敏感,并
将其浓度转换为电信号进行检
测的仪器。生物传感器的组成 主要分为两个部分：分子识别 元件（生物敏感膜）和换能器 （一次仪表）。
二.传感器的基本概念
1.1分子识别元件 是指固定化的生物敏感材料，是生物传感器的关键元件，直接
为代表，成为生物传感器发展的第二个高潮。
一.生物传感器的发展历史
1962年，Clark教授→酶电极 1967年，Updike,Hicks→酶传感器 1975年，C.Divis提出用完整的微生物活细胞取代纯酶制作的传感器 1977年，美国A.Rchnitz研制出检测精氨酸的微生物电极 1979年，A.Rchnitz成功研制出了测定谷氨酰胺的组织传感器 20世纪80年代，牛津出版社《生物传感器：基础与应用》 1990年，在新加坡召开了“首届世界生物传感器学术大会”
决定传感器的功能与质量。依生物敏感膜所选材料不同，其组成可
以是酶、核酸、免疫物质、全细胞、组织、细胞器或它们的不同组 合。
二.传感器的基本概念
1.2换能器 换能器的作用是将各种生物的、化学的和物理的信息转变成电 信号。生物学反应过程产生的信息是多元化的，微电子学和传感技术 的现代成果为检测这些信息提供了丰富的手段，使得研究者在设计生 物传感器时对换能器的选择有足够的回旋余地。 主要的换能器包括氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等。
二.传感器的基本概念
1.3.4共价结合法 是生物活性分子通过共价键与不 溶性载体结合而固定的方法。蛋 白质分子中能与载体形成共价键 的基团有游离氨基、羧基、巯基、 酚基和羟基等。有机载体如纤维 素及其衍生物、葡聚糖、琼脂粉、 骨胶原等，无机载体使用较少， 主要有多孔玻璃、石墨等。 根据酶与载体之间的结合形式可 以有重氮法、肽键法、烷化法等， 以重氮法较为多用。 共价结合法多用于酶膜和免疫分 子膜的制作。
一.生物传感器的发展历史
生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域，它与生物信 息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起，处 在生命科学和信息科学的交叉区域。它们的共同特征是：探索和揭示 出生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规 律，探讨应用于人类经济活动等的基本方法。 生物传感器技术的研究重点是：广泛地应用各种生物活性材料与 传感器的结合，研究和开发具有识别功能的换能器，并成为制造新型 的分析仪器和分析方法的原创技术，研究和开发它们的应用。生物传 感器中应用的生物活性材料对象范围包括：生物大分子、细胞、细胞 器、组织、器官等，以及人工合成的分子印迹聚合物。目前，研究 DNA分子或蛋白质分子的识别技术已形成生物芯片独立学科领域。