生物传感器的发展及应用

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1、生物传感器的发展及应用程哲灏陈辉芳(广州广东岭南职业技术学院510663)【摘要】近年来，生物传感器发展迅速。从新技术和新材料方面介绍了传感针、DNA传感器、纳米传感器、生物芯片等几种新型生物传感器的结构与特点,并阐述了生物传感器在空间生命科学、食品工业、环境监测等领域的应用。【关键词】生物传感器检测发酵生化过程【中图分类号】R318【文献标识码】A【文章编号】2095-1752(2014)06-0099-02TheDevelopmentandApplicationoftheBio-sensorChengZhehao(LinnanInstituteOfTechn

2、ology,Guangzhou,China,510663)[Abstract]Inrecentyears,thedevelopmentofbio-sensorsisrapid.Newtechnologyandnewmaterialsintroducedsensingneedle,DNAsensors,nano-sensors,bio-chips,suchasseveralnewtypesofbiosensorsstructureandcharacteristics,anddescribedthebiologicalsensorinspacelifescience

3、,foodindustry,environmentalmonitoringandfermentationengineering,etc.fields.【Keywords]Bio-sensorsMonitorFermentationBiochemicalprocess1牛.物传感器简介生物传感技术是研究和工程技术领域一个非常活跃的课题，它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等科学一起，处在生命科学和信息科学的交叉区域。而生物传感器它是一个典型的多学科交叉产物，是一种精致的分析器件，它结合一种生物的或生物衍生的敏感元件与一只理化换能器，能够产

4、生间断或连续的数字信号，信号强度与被分析物成比例[1]。2生物传感器的工作原理[2]生物传感器则是利用固定化的生物体本身作为敏感元件的传感器。生物传感器的基本结构由分子识别元件（感受器）和转换部分（换能器）构成。分子识别部分用来识别被测对象，它是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能部件。在生物体中，奋许多能够选择性地分辨特定物质的分子识别功能物质，它能识别一些特定的物质，并与之结合成复合物。这些物质的人多数独自就冇分子识别功能，但由于生物体内分子识别多是关联到种种控制系统，所以不只是利用单独的分子，也可利用分子集合体或细胞来作为传感器的感受器。分子识别部分与

5、被识别物质相接触，可以发生化学变化、热变化、光变化以及直接诱导电信号。这几种变化可通过各种电极、热敏器件和光敏器件等转换为电信号，然后利用电学测量方法检测和控制。把具奋分子识别功能的生物物质固定在固态载体上，例如分子膜等。当它与检测对象相接触时，首先是埋入膜内的感受物质与被测物质选择性地吸附,形成复合物。然后通过两种方法取出因复合物而产生的电输出:一种是由于复合物的形成而引起的膜电势的变化，直接得到电输出；另一种是间接变换型，形成的复合物又产生化学反应或热变化或光变化，在通过化学电极或热电极器件或光电极器件转换为输出。3生物传感器的特点和分类[3]生物传感器的主

6、要特点有以下几个方面:A.它是一种无试剂快速检测仪器，不仅不需要其他试剂，也不需处理备件样品。B.检测方法简便、准确、敏感和快速，能在数分钟内出结果。另外，体积小便于随身携带。C.可联机监测、连续分析和反复使用。D.成本低，易推广。E.根据生物反应的多样性和特异性，理论上可研制出测定所有生物物质的生物传感器。生物传感器依分子识别元件可分为酶传感器、免疫传感器、酶免疫传感器、细胞器传感器、微生物传感器、组织传感器等；依所用的换能器可分为电极生物传感器、场效应晶体管生物传感器、光学式生物传感器、热敏电阻式生物传感器等；依监测对象的多少又可分为单功能型和多功能型两大类

7、，大部分的生物传感器是以单一化学物质为测量对象的单功能传感器，能同吋检测微量多种化学物质的多功能传感器也正在研制中，如模拟人体感官的味觉、嗅觉、冷暖感觉的传感器。4生物传感器在发酵工、Ik中的应用主要用于检测：氨基酸类物质、糖类、洒精含量的测定、淀粉的测定。5生物传感器在细胞工程中的应用由于生物传感器有着其他传感器无法比拟的简单、可靠、准确、尤其是可以深入极其微小空间进行检测的优点，生物传感器在细胞工程中奋着极大的应用价值。它不仅可以通过细胞的代谢物来进行细胞计数，更重要的是它可以成功地深入细胞其至细胞器，对细胞进行检测。它将在细胞工程的各个领域中得到广泛的应用

8、。德国Infineon技