生物传感器.ppt.ppt

* 生 物 传 感 器 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(molecularly imprinied polymer，MIP)。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（DNA芯片、蛋白质芯片）独立学科领域 。 热/光 电量 微生物/酶等 敏感元件 血糖－乳酸测定流程 体育上耐力训练 生物传感器(biosensor)：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与适当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系统 生物传感器研究起源于20世纪的60年代，1967年Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜和氧电极组装在一起，首先制成了第一种生物传感器，即葡萄糖酶电极。 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” 2.1 结构 生物传感器主要包括两个部分：分子识别元件和换能器 2.1.1 分子识别元件 2.1.2 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换成电信号。生物学反应过程产生的信息是多元化的，微电子学和传感器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、和压电晶体等。 3.2 原理 被分析物扩散进入固定化生物敏感膜，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，再经检测放大器放大并输出，便可知道待测物浓度。 待分析物 生物敏感膜 物理或化学量的变化 换能器 可定量加工的电信号 酶传感器（enzymesensor） 微生物传感器（microbialsensor） 细胞传感器（organallsensor） 组织传感器（tissuesensor） 免疫传感器（immunolsensor） 3.1 根据生物传感器中分子识别元件可分为五类： 3.2 根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有 生物电极传感器（bioelectrodesensor） 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） 3.3 以待测物与分子识别元件的相互作用方式进行分类 生物亲合型生物传感器（affinitybiosensor） 4.1 速度快，成本低 采用固定化酶膜作为分析工具, 酶法分析试剂可以反复使用数千次, 其分析成本大大降低，分析速度快,不到20s可以获得准确的分析结果 4.2 专一性强 生物传感器只对特定的底物起反应,而且不受颜色和浊度的影响, 因此一般不需要进行样品的预处理, 干扰少 4.3 稳定性好，分析精度高 像目前市场上应用的高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪,其分析精度很高 4.4 操作系统简单, 容易实现自动分析 4.5 作用广, 应用价值大 现在生物传感器的应用, 涉及到医疗保健、疾病诊断、食品检测、环境监测、发酵工业等领域 5.1 食品工业 ⑴ 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。其它糖类，如果糖，啤酒、麦芽汁中的麦芽糖，也有成熟