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一文读懂生物敏感器件结构原理

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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2019-11-18 17:28 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    一文读懂生物敏感器件结构原理
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    生物敏感器件,生物敏感器件结构原理是什么?
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    生物传感器的结构一般是在基础传感器(电化学装置)上再耦合一个生物敏感膜(称为感受器或敏感元件)。生物敏感膜紧贴在探头表面上,再用一种半渗透膜与被测溶液隔开。当待测溶液中的成分透过半透膜有选择地附着于敏感物质时,形成复合体,随之进行生化和电化学反应,产生普通电化学装置能感知的O2、H2、 NH4+、CO2等,并通过电化学装置转换为电信号。

    →应用

    自从20世纪60年代酶电极问世以来,生物传感器获得了巨大的发展,已成为酶分析法的一个日益重要的组成部分。生物传感器的产生是生物学、医学、电化学、热学、光学及电子技术等多门学科相互交叉渗透的产物,具有选择性高、分析速度快、操作简单、价格低廉等特点,在工农业生产、环保、食品工业、医疗诊断等领域得到了广泛的应用。

    生物传感器是利用生物活性物质(即生物元件)做敏感器件,配以适当的换能器(即信号传导器)所构成的分析检测工具。生物传感器由敏感元件(或生物元件)和信号传导器组成。生物元件有:生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、酶组分、感受器、抗体、核酸、有机分子等。传导器有:电流测量式、电流测定式、电导率测量式、阻抗测定式、光强测量式、热量测量式、声强测量式、机械式、“分子”电子式等。

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    生物传感器的优点

    生物传感器的优点是:费用和成本低,采用固定化酶作催化剂,可重复多次使用;专一性好,只对特定的底物起反应,因此一般不需要进行样品的预处理,干扰少;分析速度快,通常可在l分钟内得到结果;准确性高,一般相对误差小于1%;操作系统简单,容易实现自动化分析。

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    几种常用生物传感器

    酶传感器 酶传感器是发展最早,也是目前最成熟的一类生物传感器。它是在固定化酶的催化作用下,生物分子发生化学变化后,通过换能器记录变化从而间接测定出待测物浓度。

    目前国际上已研制成功的酶传感器有20余种,其中最成熟的是葡萄糖传感器。使用时将酶电极浸入到样品溶液中,溶液中的葡萄糖即扩散到酶膜上,在固定于酶膜上的葡萄糖氧化酶作用下生成葡萄糖酸,同时消耗氧气,通过氧电极测定溶液中氧浓度的变化,推测出样品中葡萄糖的浓度。

    组织传感器 利用动植物组织中多酶系统的催化作用来检测待测物。由于所利用的是组织中的酶,无需人工提纯过程,因而较稳定,使用时间长。

    微生物传感器 将微生物固定在生物敏感膜上,利用微生物的呼吸作用或所含有的酶类,来测定待测物质尤其是发酵过程中的物质浓度。

    免疫传感器 利用抗原和抗体之间的高度特异性,将抗原(或抗体)结合在生物敏感膜上,来测定样品中相应抗体(或抗原)的浓度。

    场效应晶体管生物传感器 结合了晶体管工艺,所需酶或抗体量很少,被认为是第三代生物传感器。目前实际应用不多,但发展潜力巨大。

    近年来,生物传感器的研制和开发已取得了显著的进展,在许多行业都具有潜在应用价值。未来在与分子电子学、生物电子学等前沿学科的结合过程中,必将创造出更灵敏更新颖的生物传感器,并将使生物传感器向着微型化、便携化和实用化发展。其中生物感受系统水平上的传感器仍为主要发展方向。

    生物敏感膜又称分子识别元件,是生物传感器的关键元件,它直接决定传感器的功能与质量。依所选材料不同,可以有酶膜、全细胞膜、组织膜、细胞器膜、微生物膜、免疫功能膜和杂合膜等,各种膜的内容物见表。

    上述是采用固定化技术制作的人工生物膜而不是天然的生物膜(如细胞膜)。


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    [LV.6]常住居民II

    2#
    发表于 2019-11-18 23:10 | 只看该作者
    很前沿的技术,持续关注、总结,会有收获

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