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1、第卷第期化学传感器,年月!∀,生物传感器的原理及应用份夏金阑刘业翔中南工业大学长沙本文对生物传感器各种构件的原理及相关理论和技术的研究与应用进行了较全面的综述,给摘要。出参考文献篇关键词生物传感器,原理与应用、一二一一前青生物传,感器是化学传感器大家庭中的一员它们都是由物质识别元件和信号转换器所,“识”“”,组成川其主要区别在于化学传感器使用化学过程进行别和转换而生物传感“”。,器则用生物识别过程图图是生物传感器的基本组成它是由作为生物识别元件的、、、、生物催化剂或受体与一合适的转换器如电极光极
2、场效应晶休管压电晶体热敏电阻,等所组成当生物识别元件与底物即,在,待测物接触时适当条件下反应反应电修弓产物或反应过程对转换器产生物理或化学影,然后响转换器将这一特定的物理或化学影立物丢雳灵俘转浅缪〔”〕。通常,响信号转换成电信号为了获得最大的响应和最,小的干扰或便于重复使用将图生物传感器的基本组成生物识别元件以膜的形式称作生物功能、膜通过适当的方式固定在或接近转换器表面〔〕或利用基于催化循环倍增机理的化学放。大功能〔〕、、、生物传感器作为直接或间接检测生物分子生理或生物过程相关参数如,、、、、等值的新的方法由于具有灵敏度高选择性好响应快测定简便迅速可微一
3、、价,,型化廉相对于某些大型分析仪器等特点特别适于研究生物工程和生命科学已、、、‘、片。在生物工程医疗与临床环境监测等领域展现尖十分广阔的前景抓〕它不仅可“,以组装成自动分析仪’,〕应用子在线检测而且可认傲成微型可植入式传感器用尹生命、二体内实时检测人工胰腺或人工心脏起搏器。一‘飞或做成一次式传感器以适应临守价侧旅,‘〕,日益分散化或避免交叉感染的要求或将儿种生物识别元件集成在一个微型传感器〔,’〕等。据报道〔’“〕生物传感器的市场上做成复合式传感器实现多参数同时监控或检测铸,一九八八年毕业于武汉大学分析化学专业获硕士学位本文是作者博士论文工作一部分夏金阂等生物传感器的
4、原理及应用,,。年销售额到本世纪末会超过亿美元实际上年梢售额由年的亿美元增加。,、。到了亿美元〔的预计到年。。年将分别达到亿美元和亿美元这足见。当然,,生物传感器所具有的诱人前景要达到预期的目标将会碰到各种阻碍它们广阔推,广应用的问题这些间题包括、,分子识别元件的稳定性选择性和灵敏度、、传感器用功能材料供分子识别用的功能材料固定化功能材料转换器用功,能材料间的相容性传感器探头与生命体或生物过程中恶劣环境的相容性,。生物活性物质固定化技术与大量生产的相容性等,要解决这些问题需要,、化学和其它学科及其相应技术
5、的相互渗透研究者是既懂微电子技术生物技,术和化学知识及技能等的集合体,从仿生学角度探索更为有效的生物功能分子材料及其固定化技术或研究生物,,组织或仿生组织直接用作分子识别元件以提高生物组份的分子识别元件的稳定性,,从分子机理与分子设计着手研究改善分子识别元件的选择性和灵敏度的途径,。解决微电子器件与生物分子的相容性并寻找大量生产的有效途径,医学、,、近年来临床的新的要求如日益分散性临床检测人体内生理参数的实时监,以及,控等生物工业中一些恶劣环境如高温等的要求为生物传感器的研究者提供了广阔的研,,、究课题同时现代的生物技术尤其是蛋自质工程技术微电子技术包括生物,电子技术
6、和光电讯技术的发展为各种新的生物传感器的研制和应用提供了强有力的工,、、、、具也促进了一代新的交叉学科如生物电子学生物电化学生物医学仿生化学蛋白。,、、医学家、质化学和生物功能材料等的产生和应用可以预见通过化学家物理学家药、,、理学家生物化学家等的通力合作一些微型化集成化和智能化的生物传感器必将在不。久的将来得以实现二、生物传感器的分类,,由于生物传感器属于化学传感器的一个分支因此凡是化学传感器的分类法原。则上都适合于生物传感器的分类〔场认为生物传感器和化学传感器一样都是基,,于电化学或光学传感原理的原则上都可分成电化学式和光学式两大类型其中电化学式、,、包括电位式电流式和
7、电导式光学式包括吸光式反光式和发光式如磷光式和荧光。,,式但他同时认为生物传感器形成它自己独特的类型即酶传感器和免疫传感器前者。利用酶的专一性和催化性因而有时称它为催化性生物传感器阁在接近中性和室,,温条件下对酶的底物进行检测它检测的是整个反应动力学过程的总效应后者则利用杭、原与抗体间专一性识别或键合性质因而有时称它为亲和性生物传感器阁来对执原半,。,抗原或杭体进行检测它检测的是热
