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目录

一．概述

二．生物传感器的基本原理、分类及特点.

1.生物传感器的基本原理

2.生物传感器的分类.

3.生物传感器的特点.

三．几种典型的生物传感器.

1.酶传感器

2.微生物传感器

（1）呼吸机能型微生物传感器.

（2）代谢机能型微生物传感器.

3.免疫传感器

4.生物组织传感器.

5.半导体生物传感器.

（1）酶光敏二极管

（2）酶FET5

四．生物传感器应用

五．生物传感器发展前景.

参考文献

一．概述

20世纪70年代以来，生物医学工程迅猛发展，作为检测生物体内化学成分

的各种生物传感器的不断出现。60年代中期起，首先利用酶的催化作用和它的

催化专一性开发了酶传感器，并达到实用阶段。70年代又研制出微生物传感器、

免疫传感器等。80年代以来，生物传感器的概念得到公认，作为传感器的一个

分支它从化学传感器中独立出来，并且得到了发展，使生物工程与半导体技术相

结合，进入了生物电子学传感器时代。生物传感器在发酵工艺、环境检测、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。随着社会

的进一步信息化，生物传感器必将获得越来越广泛的应用。

二．生物传感器的基本原理、分类及特点

1.生物传感器的基本原理

生物传感器的基本原理是待测物质与分子识别原件特异性结合，发生生物化

学反应，产生的生物学信息通过信号转换器转化为可以定量转化的电、光等信号，

再经仪表放大和输出，从而达到分析检测的目的。生物传感器由固定化的生物敏

感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等物质）。

2.生物传感器的分类

1.根据生物传感器中分子识别即敏感元件可分为五类：酶传感器，微生物传

感器，细胞传感器，组织传感器和免疫传感器。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：生物电极传感器，半导体

生物传感器，光生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器等，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。

3.生物传感器的特点

1.采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，

1

克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点；

2.专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响；

3.分析速度快，可以在一分钟得到结果；

4.准确度，一般相对误差可以达到1%；

5.操作系统比较简单，容易实现自动分析；

6.成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币；

7.有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物

的产生。

三．几种典型的生物传感器

1.酶传感器

酶传感器是由酶敏感膜和电化学器件构成的，由于酶是蛋白质组成的生物催

化剂，能催化出许多生物化学反应，生物细胞的复杂代谢就是由成千上万个不同

的酶控制的。

酶的催化效率极高，而且具有高度的专一性，即只能对待待测生物量（底物）

进行选择性催化，并且具有化学放大的作用。因此利用酶的特性可以制造出高灵

敏度、选择性好的传感器。

根据输出信号方式的不同，酶传感器可以分为电流型和电位型两种。

（1）电流型酶传感器

电流型是由与酶催化反应有关物质电极反应所得到的电流来确定反应物的

浓度。一般采用氧电极、过氧化氢电极等。

（2）电位型酶传感器

电位型酶传感器是通过电化学传感器器件测量敏感膜电位来确定与催化反

应有关的各种物质浓度，一般采用NH3电极、CO2电极、H2电极等。

2.微生物传感器

用微生物作为分子识别元件制成的传感器称之为微生物传感器，与酶相比，

微生物更经济，耐久性也好。微生物本身就是具有生命活性的细胞。有各种生理

机能，其主要机能是呼吸机能（氧气的消耗）和新陈代谢机能（物质的合成与分

解），在不损坏微生物机能情况下，可将微生物用固定化技术固定在载体上就可