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生物传感器:基本概念与工作原理

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:生物传感器的概念来源于关于酶电极的描述,即传感器的构成中分子识别元件为具有生物学活性的材料。图10.1生物传感器的工作原理生物敏感膜又称为分子识别元件,它是生物传感器的关键元件,如表10.1所示,直接决定传感器的功能与质量。表10.1生物传感器的分子识别元件需要指出的是,这里所说的膜是采用固定化技术制作的人工膜而不是天然的生物膜。可供作生物传感器的基础换能器件见表10.2。

生物传感器:基本概念与工作原理

生物传感器的概念来源于关于酶电极的描述,即传感器的构成中分子识别元件为具有生物学活性的材料。1990年首届世界生物传感器学术大会上,将生物传感器定义为生物活性材料与相应的换能器的结合,能测定特定的化学物质(主要是生物物质);而将能用于生物参量测定但构成中不含生物活性材料的装置称为生物传感器。被广泛接受的生物传感器的定义是:结合一种生物(或生物衍生)的敏感元件与理化换能器,能够产生间断或连续的电信号,信号强度与被分析物成比例。

生物传感器的原理如图10.1所示,其构成包括两部分:生物敏感膜和换能器(又称一次仪表),待分析物扩散进入固定化的生物敏感膜层,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。

图10.1 生物传感器的工作原理

生物敏感膜又称为分子识别元件,它是生物传感器的关键元件,如表10.1所示,直接决定传感器的功能与质量。根据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,近年来还引入了高分子聚合物模拟酶,使分子识别元件的概念进一步延伸。

表10.1 生物传感器的分子识别元件(www.xing528.com)

需要指出的是,这里所说的膜是采用固定化技术制作的人工膜而不是天然的生物膜(如细胞膜)。

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。可供作生物传感器的基础换能器件见表10.2。

表10.2 生物学反应产生的信息和换能器的选择

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