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生物传感器的应用研究进展

生物传感器的应用研究进展
生物传感器的应用研究进展

生物传感器的应用研究进展

作者:武宝利, 张国梅, 高春光, 双少敏

作者单位:山西大学化学化工学院现代化学研究所,太原,030006

刊名:

中国生物工程杂志

英文刊名:CHINA BIOTECHNOLOGY

年,卷(期):2004,24(7)

被引用次数:19次

参考文献(18条)

1.王卓;周真;郭宗文检验苯丙酮尿症的酶生物传感器研究[期刊论文]-哈尔滨理工大学学报 2002(02)

2.刘芳;刘仲明;李家洲DNA生物传感器在乙型肝炎基因诊断中的应用[期刊论文]-广东医学 2002(12)

3.彭图治;程琼TPD修饰电化学生物传感器测定DNA片段序列[期刊论文]-化学学报 2001(07)

4.Clark L C;Lyons C Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery[外文期刊] 1962

5.Choi M M F;Pang Wiffred S H;Xiao D An optical glucose biosensor with eggshell membrane as an enzyme immobilization platform[外文期刊] 2001(9)

6.Wu X J;Choi M M F;Xiao D A glucose biosensor with enzymeentrapped sol-gel and an oxygen-sensitive optode membrane[外文期刊] 2000(01)

7.Dewettinck T;Hege K Van;Verstraete W Development of a rapid pH-based biosensor to monitor and control the hygienic quality of reclaimed domestic wastewater[外文期刊] 2001(5-6)

8.Chen X;Cheng G J;Dong S J Amperometric tyrosinase biosensor based on a sol-gel-derived titanium oxide-copolymer composite matrix for detection of phenolic compounds[外文期刊] 2001(10)

9.Freire R S;Thongngamdee S;Duran N Mixed enzyme (laccase/tyrosinase)-based remote electrochemical biosensor for monitoring phenolic compounds[外文期刊] 2002(02)

10.SURIYAWATTANAKUL L;Surareungchai W;Sritongkam P The use of co-immobilization of Trichosporon cutaneum and Bacillus licheniformis for a BOD sensor[外文期刊] 2002(01)

11.陈宁;焦国嵩;牟宇翔BOD微生物传感器和BOD智能生物检测仪的研究[期刊论文]-中国环境监测 2002(02)

12.李花子;施汉昌;张悦以酵母菌作为敏感材料的BOD生物传感器研究[期刊论文]-中国环境监测 2002(04)

13.司士辉生物传感器 2002

14.Antje J B;Nicole A S;Naomi S S Biosensor for dengue virus detection:sensitive,rapid,and serotype specific[外文期刊] 2002(06)

15.Kelly S C;O'Connell P J;O'SuLlivan C K Development of an interferent free amperomentric biosensor for determination of Llysine in food[外文期刊] 2000(1-2)

16.Kwog A W K;Grundig B;Hu J Comparative study of hydrogel-immobilized 1-glutamate oxidases for a novel thick-film biosensor and its application in food samples[外文期刊] 2000(04)

17.Boujtita M;Murr N E Ferrocene-mediated carbon paste electrode modified with D-fructose dehydrogenase for batch mode measurement of D-fructose[外文期刊] 2000(01)

18.Wu B L;Shuang S M;Choi M M F Biosensors for determination of glucose with glucose oxidase immobilized on an eggshell membrane

引证文献(19条)

1.唐楠微生物传感器的研究现状及在水环境监测中的应用[期刊论文]-四川环境 2011(1)

2.鲁然生物传感器在医学领域中的应用[期刊论文]-当代医学 2009(24)

3.李其祥.崔宇慧.伍林.向东栋生物传感器在食品分析研究中的应用[期刊论文]-中国科技博览 2009(12)

4.孟范平.张爱静基于壳聚糖的生物组装技术及应用研究进展[期刊论文]-生物工程学报 2009(5)

5.李其祥.崔宇慧.伍林.向东栋生物传感器在食品分析研究中的应用[期刊论文]-数字技术与应用 2008(12)

6.杨建军.王宗贤.杜凯音生物威胁因子检测方法进展[期刊论文]-中国卫生检验杂志 2008(4)

7.马长升.李海涛.屈学民.肖峰.杨继庆生物医学电子学的回顾与展望[期刊论文]-医疗设备信息 2008(3)

8.彭芳.朱德荣.司士辉.肖辉光电化学型半导体生物传感器[期刊论文]-化学进展 2008(4)

9.夏湘.童春义.周敬良.刘阳新.蒋健晖压电核酸适体传感器用于星形胶质瘤细胞的检测研究[期刊论文]-化学传感器 2008(1)

10.罗宏.刘劲.邓刚生物传感器在医学中的应用现状和发展前景[期刊论文]-医疗设备信息 2006(11)

11.张攀.徐晓轩.刘燕楠.周新勇.梁骏.张存洲应用光纤生物传感器测量肿瘤的自体荧光光谱[期刊论文]-发光学报 2006(4)

12.张攀人体乳腺肿瘤诊断的新技术研究[学位论文]硕士 2006

13.宋昭纳米级结构表面修饰技术构建胆碱生物传感器的研究[学位论文]硕士 2006

14.翟秀荣基于纳米材料和小分子的生物传感器的构建及应用[学位论文]硕士 2006

15.步月华CdTe与Au之间的荧光共振能量转移研究[学位论文]硕士 2006

16.佟巍电化学DNA生物传感器的制备[学位论文]硕士 2006

17.叶鹏丙烯腈/马来酸共聚物膜与脂肪酶的固定化[学位论文]博士 2006

18.孙小杰新型导电聚合物的制备及其应用于生物传感器的研究[学位论文]硕士 2006

19.曾磊用于细胞生长行为在线监测和疾病诊断的微传感器研究[学位论文]硕士 2005

本文链接:https://www.wendangku.net/doc/8018284079.html,/Periodical_swgcjz200407013.aspx

生物传感器的研究现状及应用

生物传感器的研究现状及应用 生物传感器?这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上,生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助,显示出越来越受重视的前景。要掌握生命科学研究的前研信息,争取好的研究课题和资金,你怎能不了解生物传感器? 让我们来看看生物通最近的一些报道: 英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测,类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸,有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤,获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物-蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统,更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组,以使该技术进一步完善。 苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台(BiosensorPlatform)”——一种治疗诊断技术。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法,能够在诊断的同时,提出适合不同病人的治疗方案,可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性,同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上,只需在事前做些特殊的测试,即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。 来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌,该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。临床样本直接加到芯片上,然后其电化学信号被多通道阅读器获取。根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。从样品收集到结果仅需45分钟。比传统方法(需要2天时间)

生物传感器产业现状和发展前景

生物传感器产业现状和发展前景 冯德荣 1.1 生物传感器概述 生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域,它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起,处在生命科学和信息科学的交叉区域。它们的共同特征是:探索和揭示出生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律,探讨应用于人类经济活动的基本方法。生物传感器技术的研究重点是:广泛地应用各种生物活性材料与传感器结合,研究和开发具有识别功能的换能器,并成为制造新型的分析仪器和分析方法的原创技术,研究和开发它们的应用。生物传感器中应用的生物活性材料对象范围包括生物大分子、细胞、细胞器、组织、器官等,以及人工合成的分子印迹聚合物(molecularly imprinied polymer,MIP)。由于研究DNA分子或蛋白质分子的识别技术已形成生物芯片(DNA芯片、蛋白质芯片)独立学科领域,本文对这些领域将不进行讨论。 生物传感器研究起源于20世纪的60年代,1967年Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜和氧电极组装在一起,首先制成了第一种生物传感器,即葡萄糖酶电极。到80年代生物传感器研究领域已基本形成。其标志性事件是:1985年“生物传感器”国际刊物在英国创刊;1987年生物传感器经典著作在牛津出版社出版;1990年首届世界生物传感器学术大会在新加坡召开,并且确定以后每隔二年召开一次。 此后包括酶传感器的生物传感器研究逐渐兴旺起来,从用一种或多种酶作为分子识别元件的传感器,逐渐发展设计出用其他的生物分子作识别元件的传感器,例如酶—底物、酶—辅酶、抗原—抗体、激素—受体、DNA双螺旋拆分的分子等,把它们的一方固定化后都可能作为分子识别元件来选择地测量另一方。除了生物大分子以外,还可以用细胞器、细胞、组织、微生物等具有对环境中某些成分识别功能的元件来作识别元件。甚至可以用人工合成的受体分子与传感器结合来测定微生物、细胞和相关的生物分子。 与生物活性材料组合的传感器可以是多种类型的物理或化学传感器,如电化学(电位测定、电导测定、阻抗测定)、光学(光致发光、共振表面等离子体)、机械(杠杆、压电反应)、热(热敏电阻)或者电(离子或者酶场效应晶体管)等等。所有这些具有生物识别功能的组合体通称为生物传感器。 按期召开的世界生物传感器学术大会记录了生物传感器技术发展的历程,总汇了这一领域的发展新动向。例如1992年在德国慕尼黑“国际生物传感器流动注射分析与生物工艺控制”学术会议上对生物工艺控制和在线系统进行研讨,至今仍作为研究者攻关的课题。2004年在西班牙格拉纳达会展中心召开的第八届世界生物传感器大会可以说是世界生物分析系统领域的一次大的盛会[1],参会代表人数和发表论文数量都创造了历史新高。共有700余名来自世界各地的学者参加了本届大会,第八届世界生物传感器大会涉及领域内容空前广泛,对9个专题进行了分组讨论。包括核酸传感器和DNA芯片、免疫传感器、酶传感器、组织和全细胞传感器、用于生物传感器的天然与合成受体、新的信号转导技术、系统整合/蛋白质组学/单细胞分析、生物电化学/生物燃料/微分析系统、商业发展和市场。其中,单分子/细胞分析和生物印迹生物传感器由于它们良好的发展态势及在生命科学研究中的重要位置成为与会学者讨论的热点问题。

生物传感器的应用现状和发展趋势

生物传感器的应用现状和发展趋势 【摘要】改革开放以来,国民生活的各个方面都取得了明显的进步。随着科学的发展生产力的不断提高,生物传感器的应用越来越广泛。为我们的生产生活带来了很大的方便,研究生物传感器的应用现状和发展趋势,有利于我们对生物传感器进行全面深入的了解,有利于生物传感器的自身发展,同时有利于生物传感器的应用广泛推广。因此有必要详细说明生物传感器的应用现状和发展趋势。 【关键词】生物传感器;应用现状;发展趋势 1.前言 生物传感器作为一种高科技手段,在医学、军事、食品、农业等各个领域均得到了广泛的应用。它具有传感器不可替代的地位,利用生物中独特的物质,通过一系列的化学反应,检测出相关物质。生物传感器相对与传统的传感器相比,具有高灵敏度、高选择度、成本低廉、运用普及度高、污染程度小的特点。因此,研究生物传感器的应用现状和发展趋势具有重要意义。 2.简要介绍生物传感器 Gronow将生物传感器定义为一种含有固定化生物物质(如酶、抗体、全细胞、细胞器或其联合体)并与一种合适的换能器紧密结合的分析工具或系统,它可以将生化信号转化为数量化的电信号。生物传感器一般由两个主要部分组成:一是生物分子识别元件(感受器),是具有分子识别能力的生物活性物质(如酶、抗体、组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、核酸、有机物分子等);二是信号转换器(换能器),主要有电化学电极、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管、压电石英晶体及表面等离子共振器件等。当待测物与分子识别元件特异性结合后,所产生的复合物通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等,从而达到分析检测的目的。 3.生物传感器的具体应用 3.1 制药方面 生物传感器在生产药物时具体作用表现为对具体进行生化反应进行检测,生物传感器可以及时的测量有关生化反应的各项数据,并将它及时反馈给系统。在抗癌药物及癌症治疗方面,生物传感器发挥了极其重要的作用。在实验室中对癌细胞进行培养,并把用相应药物与之发生反应,通过生物传感器对实验数据进行测量,来具体观察药物对癌细胞的作用。在不同药物间的对比中,选出最具有抗癌性的药物。 3.2 食品方面

生物传感器的发展现状与趋势

生物传感器的应用与发展趋势 摘要:生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术, 是一种将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置,具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续检测的特点。生物传感器的高度自动化、微型化与集成化,减少了对使用者环境和技术的要求,适合野外现场分析的需求,在生物、医学、环境监测,视频,医药及军事医学等领域有着重要的应用价值。 关键词:生物传感器;应用;发展趋势 1生物传感器 从几百年以前,人类就已经在使用生物传感器,而生物传感器的研究始于1962年,Clark和Lyons首先提出使用含酶的修饰膜来催化葡萄糖,用pH计和氧电极来检测相应的信号转变。1967年,Updike和Hick 正式提出了生物传感器这一概念,并成功制备了第一支葡萄糖生物传感器,这一工作对生物学来说具有里程碑意义。生物传感器研究的全面展开是从20世纪80年代开始的,1977年,Kambe等用微生物作识别元素制备了生物传感器,为拓宽检测物的范围,所用到的识别元素不断得到扩展,如细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素先后被应用于生物传感器的构筑中。换能器的种类和质量也不断得到提高和发展,随后细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素也被应用于生物传感器中。逐渐从电化学向光谱学、热力学、磁力、质量及声波等方向拓展,这也使得生物传感器在种类和应用领域上得到发展。 1.1 生物传感器简介 生物传感器指对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是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、核酸等生物活性物质与适当的理化换能器如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。 将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化,再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上,便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜,便可制得检测其对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法;高分子载体法;高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器:微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器,研制和开发第三代生物传感器,将系统生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器,90年代开启了微流控技术,生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供了新的技术前景。由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能,只对特定反应起催化活化作用,因此生物传感器具有非常高的选择性。缺点是生物固化膜不稳定。 在21世纪知识经济发展中,生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点,在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析(包括生物药物研究开发)、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。 1.2 生物传感器的分类 生物传感器主要有下面三种分类命名方式: 1.根据生物传感器中分子识别元件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。相应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和型生物传感器、代谢型或催化型生

基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展_高原

DOI :10.3724/SP.J.1096.2013.20747基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展 高原 1李艳2苏星光*2(电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室1,吉林大学化学学院2,长春130012)摘要近年来,随着石墨烯研究热潮的兴起,将石墨烯用于生物及化学检测的工作也日益增多。本文着重介绍了基于石墨烯及氧化石墨烯(GO )的光学生物传感器,特别是基于石墨烯的荧光共振能量转移(FRET ) 传感器以及比色法传感器的设计思想和传感特性。 关键词石墨烯;氧化石墨烯;生物传感器;荧光共振能量转移;评述 2012-07-17收稿;2012-09-30接受 本文系国家自然科学基金(Nos.2127506, 21075050)资助项目*E-mail :suxg@jlu.edu.cn 1引言 石墨烯是一种由纯碳原子的六元环平面结构构成的二维材料 [1],是零维的富勒烯、一维的碳纳米管(CNTs )以及三维石墨结构的构筑基元[2]。它具有非常大的理论比表面积、很高的杨氏模量[3]、超高的光学透过率、优良的导热性[4]和导电性,并能够通过电子转移实现荧光猝灭。目前,人们已将基于石 墨烯的材料广泛应用于诸多领域,如吸附剂 [5]、催化剂[6]、药物载体[7]等。石墨烯具有的奇特性质,使 得其能够满足高灵敏性传感器设计的需求,并已用于构建光学[8]、电化学[9]及场效应传感器[10,11]、细胞标记[12]及实时监测[13]等。本文介绍了基于石墨烯材料的光学生物传感器的研究进展,重点评述了基于石墨烯基的荧光共振能量转移(FRET )以及比色法传感器。 2基于石墨烯的荧光共振能量转移传感器 荧光共振能量转移(FRET )是能量由供体荧光团经无辐射途径转移给受体荧光团,并引起供体荧 光猝灭和受体荧光增强的光学现象, 是测量活体及体外纳米尺度距离及变化的有效手段。近年来,人们致力于开发基于石墨烯材料的FRET 传感器, 将其用于生物及化学检测。FRET 传感器主要由3部分构成:供体、受体(猝灭剂)及供受体之间的桥联媒介。在基于石墨烯的FRET 传感器中,石墨烯及其衍生物既可以作为供体,又可作为受体。一方面,石墨烯由于其结构特点,能够同时猝灭发射波长或结构不同的多种荧光团的荧光,是一种通用的猝灭剂;另一方面,石墨烯及其衍生物经过一定的化学处理,可以产生荧光信号,可作为荧光供体。基于石墨烯的FRET 生物传感器依托于一些生物分子构建的桥联基, 用于调节供体荧光团和受体之间的距离,从而引起荧光的变化。其中,DNA 、蛋白质、多肽等生物分子均 可以作为桥联基。 2.1以石墨烯作为猝灭剂 在报道的基于石墨烯材料的FRET 传感器中,以石墨烯材料作为猝灭剂的居多。氧化石墨烯(GO )是石墨烯的一种重要衍生物,是化学还原法制备石墨烯的前驱体,在石墨烯片层结构的边缘和表面带有 多种含氧基团, 如羧基、羟基、环氧基等。正是由于这些含氧基团的存在,使其较石墨烯具有更好的水溶性,可以应用于生物体系中。石墨烯及GO 由于其大面积的共轭结构,可以作为能量受体猝灭多种有机染料及量子点的荧光,是一种广适性的荧光猝灭剂。与传统的猝灭剂相比,石墨烯材料具有更高的猝灭 效率,使FRET 传感器具有背景低、信噪比高、可多重检测的显著特点 [14 16]。2.1.1基于DNA 联接研究表明,石墨烯能区分多种DNA 分子结构,包括ssDNA ,dsDNA 以及茎环 结构等[17,18]。石墨烯及GO 由于其结构特点,对带有裸露的环状结构的化合物具有强烈的吸附能力。第41卷 2013年2月分析化学(FENXI HUAXUE )特约来稿Chinese Journal of Analytical Chemistry 第2期174 180

生物传感器产业现状和发展前景

生物传感器产业现状和发展前景 1.1 生物传感器概述 生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域,它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起,处在生命科学和信息科学的交叉区域。它们的共同特征是:探索和揭示出生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律,探讨应用于人类经济活动的基本方法。生物传感器技术的研究重点是:广泛地应用各种生物活性材料与传感器结合,研究和开发具有识别功能的换能器,并成为制造新型的分析仪器和分析方法的原创技术,研究和开发它们的应用。生物传感器中应用的生物活性材料对象范围包括生物大分子、细胞、细胞器、组织、器官等,以及人工合成的分子印迹聚合物(molecularly imprinied polymer,MIP)。由于研究DNA分子或蛋白质分子的识别技术已形成生物芯片(DNA芯片、蛋白质芯片)独立学科领域,本文对这些领域将不进行讨论。 与生物活性材料组合的传感器可以是多种类型的物理或化学传感器,如电化学(电位测定、电导测定、阻抗测定)、光学(光致发光、共振表面等离子体)、机械(杠杆、压电反应)、热(热敏电阻)或者电(离子或者酶场效应晶体管)等等。所有这些具有生物识别功能的组合体通称为生物传感器。 1.2 中国生物传感器技术发展的过程 中国生物传感器研究始于20世纪八十年代初,从事生物传感器研究的科研机构有中国科学院微生物所、中国科学院上海生化所、上海冶金所、中国科学院武汉病毒所、华东理工大学和山东省科学院生物研究所等单位,直至今日,这些单位仍在生物传感器领域进行着创新研究和开发。最早展开生物传感器的研讨活动是1986年由中国微生物协会酶工程专业技术委员会组织的第一届工业生化及酶工程全国学术会议。中国酶工程专业技术委员对这一领域的国内外学术交流起到很好的作用,其活动包括定期召开的全国性酶工程学术会议和每隔二年一次的中日酶工程学术会议,其中生物传感器都是重要的研讨议题。

生物传感器的原理及应用

生物传感器的原理及应用 摘要: 随着信息技术与生物工程技术的发展,生物传感器得到了极为迅速的发展,当今各发达国家都把生物传感器列为21世纪的关键技术,给予高度的重视。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域,推动医学发展,而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器;原理;应用;发展 Abstract: As information technology and biological engineering technology, bio-sensors has been very rapid development,today's developed countries regard the biosensor technology as the key to the 21st century, given a high priority. Biosensors are widely used in traditional medicine not only to promote the development of medicine, but also in space life science, food industry, environmental monitoring and widely used in military and other fields. Keyword s: biosensor; principle; application; development

目录 一. 引言 (4) 二. 生物传感器的原理 (4) 三. 生物传感器的应用 (5) 3.1.生物传感器在医学领域的应用 (5) 3.1.1. 基于中医针灸针的传感针 (5) 3.1.2.生物芯片 (5) 3.1.3.生物传感器的临床应用 (5) 3.2.生物传感器在非传统医学领域的应用 (6) 3.2.1.在空间生命科学发展中的应用 (6) 3.2.2.在环境监测中的应用 (6) 3.2.3.在食品工程中的应用 (6) 3.2.4.在军事领域的应用 (6) 四. 生物传感器的未来 (7) 五. 结束语 (7) 六. 参考文献 (7)

生物传感器的应用现状及发展前景

生物传感器的应用现状及发展前景 摘要:到来后,获取准确可靠的信息对现代化生产有着重大作用,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。其中生物传感器早已渗透到国民经济的各个部门如食品、制药、、、环境监测等方面。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。生物传感器的研究开发,已成为世界科技发展的新热点。相信不久的将来,生物传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。 关键词:生物传感器、应用、前景 一、传感器概述 传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由和转换元件组成”。 随着的到来,世界开始进入。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。 传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等各个领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。 由此可见,在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。 传感器的特点主要有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。 常见传感器有、、、、、、、以及等。 二、生物传感器概述 生物传感器是用生物活性材料(酶、、、抗体、抗原等)与换能器有机结合的一门交叉学科,是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。 1967年.乌普迪克等制出了第一个生物传感器--葡萄糖传感器。将包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化,再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上,便制成了这种葡萄糖传感器。 生物传感器的分类: ⑴按照感受器生命物质分类,可分为:微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、、DNA传感器等等。

生物传感器的应用及发展趋势

生物传感器的应用及发展趋势 摘要: 生物传感器是一类特殊的化学传感器,是以生物体成分(如酶,抗原,抗体,激素等)或生物体本身(细胞,微生物,组织等)作为生物体敏感元件,对被测目标物具有高度选择性的检测器件。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域,推动医学发展,而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器种类;原理;应用;趋势 一.生物传感器基本结构和工作原理 生物传感器由分子识别部分(敏感元件)和转换部分(换能器)构成,以分子识别部 分去识别被测目标,是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分 是生物传感器选择性测定的基础。生物传感器通过物理,化学型信号转换器捕捉目标物 与敏感元件之间的反应,并将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来,从而得出 被测量。 生物体中能够选择性地分辨特定特质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识 别功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物,如抗体和抗原的结合、酶与基质的 结合。在设计生物传感器时,选择适合于测定对象的识别功能物质,是极为重要的前提; 要考虑到所产生的复合物的特性。根据分子识别功能物质制备的敏感元件所引起的化学变 化或物理变化,去选择换能器,是研制高质量生物传感器的另一重要环节。敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗会产生相应的变化量。根据这些变化量,可以选择适光的换能器。 二.生物传感器的分类及应用 1.酶生物传感器 酶传感器是生物传感器的一种,是利用生化反应所产生的或消耗的物质的量,通过电化学 装置转换成电信号,进而选择性地测定出某种成分的器件。酶生物传感器应用于检测血糖 含量,检测氨基酸含量,测定血脂,测定青霉素和浓度,测定尿素,测定血液中的酶含量 酶传感器中应用的新技术:纳米技术 固定化酶时引入纳米颗粒能够增加酶的催化活性,提高电极的响应电流值。首先,纳米颗 粒增强在载体表面上的固定作用;其次是定向作用,分子在定向之后,其功能会有所改善;第三,由于金、铂纳米颗粒具有良好的导电性和宏观隧道效应,可以作为固定化酶之间、 固定化酶与电极之间有效的电子媒介体,从而使得氧化还原中心与铂电极间通过金属颗粒 进行电子转移成为可能,酶与电极间可以近似看作是一种导线来联系的。这样就有效地提 高了传感器的电流响应灵敏度。孟宪伟等首次研究了二氧化硅和金或铂组成的复合纳米颗 粒对葡萄糖生物传感器电流响应的影响,其效果明显优于这=种纳米颗粒单独使用时对葡萄糖生物传感器的增强作用。其原因是纳米粒子具有吸附浓缩效应、吸附定向和量子尺寸颗 粒效应,复合纳米颗粒比单独一种纳米颗粒更易于形成连续势场,降低电子在电极和固定 化酶间的迁移阻力,提高电子迁移率,有效地加速了酶的再生过程,因此复合纳米颗粒可 以显著增强传感器的电流响应。 2.免疫传感器 免疫传感器应用于检测食品中的毒素和细菌,检测DNA 光纤,检测残留的农药,毒品和滥 用药物的检测。

生物传感器原理及应用

Chapter 1生物传感器 (Biosensors) ? 1.1 Generalization(概述)? 1.2 Principle (基本原理)? 1.3 Classification(分类)? 1.4 Application(应用)

1.2 生物传感器工作原理 被测对象生物敏 感膜 (分子 识别感 受器) 电 信 号 换 能 器 物理、化学反应 化学物质 力 热 光 声 . . . 图16-1 生物传感器原理图

BIOSENSORS 1.2 生物传感器原理 无论是基于电化学、光学、热学或压电 晶体等不同类型的生物传感器,其探头均由 两个主要部分组成,一是感应器,它是由对 被测定的物质(底物)具有高选择性分子识 别功能的膜构成。二是转换器,它能把膜上 进行的生化反应中消耗或生成的化学物质, 或产生的光、热等转变成电信号,最后把所 得的电信号经过电子技术的处理后,在仪器 上显示或记录下来。

换能器(T r a n s d u c e r )感受器(R e c e p t o r )= 分析物(Analyte ) 溶液(Solution )选择性膜(Thin selective membrane ) 识别元件(Recognition )生物传感器工作机理 测量信号(Measurable Signal ) BIOSENSORS

(1)将化学变化转变成电信号 酶传感器为例,酶催化特定底物发生化学反应,从而使特定生成物的量有所增减。用能把这类物质的量的改变转换为电信号的装置和固定化酶耦合,即组成酶传感器.常用转换装置有氧电极、过氧化氢。

生物传感器技术发展的现状和未来展望

读后感 学号:2009221930 专业:检验生物技术姓名:刘志成 从上世纪60年代Clark和Lyon提出生物传感器的设想开始,生物传感器的发展已经距今已有40 多年的历史了。作为一门在生命科学和信息科学之间发展起来的一门交叉学科,生物传感器在发酵工艺、环境监测、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。 一、生物传感器的定义与其发展历史回顾 作为生物,最基本特征之一就是能够对外界的各种刺激作出反应。其所以能够如此,首先是由于生物能感受外界的各类刺激信号,并将这些信号转换成体内信息处理系统所能接收并处理的信号。例如,人能通过眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官将外界的光、声温度及其它各种化学和物理信号转换成人体内神经系统等信息处理系统能够接收和处理的信号。现代和未来的信息社会中,信息处理系统要对自然和社会的各种变化作出反应,首先需要通过传感器将外界的各种信息接下来并转换成信息系统中的信息处理单元(即计算机)能够接收和处理的信号。 生物传感器定义为"使用固定化的生物分子(immobilized biomolecules)结合换能器,用来侦测生体内或生体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置"。生物传感器由两个主要关键部份所构成,一为来自于生物体分子、组织部份或个体细胞的分子辨认组件,此一组件为生物传感器信号接收或产生部份。另一为属于硬件仪器组件部份,主要为物理信号转换组件。因此,如何已生化方法分离、纯化甚或设计合成特定的生物活性分子(biological active materials),结合精确而且响应快速的物理换能器(transducers)组合成生物传感器反应系统,实为研究生物传感器的主要目的。 生物传感器可以如上述的那样,依照其感受器中所采用的生命物质而称为组织传感器、细胞传感器、酶传感器等等,也可根据所监测的物理量、化学量或生物量而命名为热传感器、光传感器、胰岛素传感器等,还可根据其用途统称为免疫传感器。药物传感器等等。生物传感器中的信号转换器,与传统的转换器并没有本质的区别。例如,可以利用电化学电极、场效应管、热每器件、压电器件、光电器件等器件作为生物传感器中的信号转换器。依照信号转换器的不同,也可将生物传感器进行分类,如压电晶体生物传感器、场效应管生物传感器等。 生物传感器的发展,自1962年Clark和Lyon两人提出酵素电极的观念以后,YSI公司于七零年代即积极投入商品化开发与生产,启开了第一代生物传感器于1979年投入医检市场,最早的商品为血糖测试用酵素电极。YSI公司的上市成功与八零年代电子信息业的蓬勃发展有很密切的关系,并且一举带动了生物传感器的研发热潮。Medisense公司继续以研发第一代酵素电极为主,于1988年由于成功的开发出调节(mediator)分子来加速响应时间与增强测试灵敏度而声名大噪,并以笔型(Pen 2)及信用卡型(companion 2)之便携式小型生物传感器产品,于1988年上市后立即袭卷70%以上的第一代产品市场,成为生物传感器业的盟主。第二代的生物传感器定义为使用抗体或受体蛋白当分子识别组件,换能器的选用则朝向更为多样化,诸如场效半导体(FET),光纤(F OS),压晶体管(PZ),表面声波器(SAW)等。虽然第二代的生物传感器,自八零年代中期即开始引起广泛的研发兴趣,但一般认为尚未达医检应用阶段,预定相关技术须待世纪末前方能成熟。目前可称的上第二代的生物传感器产品为1991年上市的瑞典商Pharmacia所推出的BIAcore与BIA lite两项产品。 二、未来的展望

生物传感器的应用现状及发展前景

生物传感器的应用现状 及发展前景 https://www.wendangku.net/doc/8018284079.html,work Information Technology Company.2020YEAR

生物传感器的应用现状及发展前景 摘要:信息时代到来后,获取准确可靠的信息对现代化生产有着重大作用,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。其中生物传感器早已渗透到国民经济的各个部门如食品、制药、化工、医学、环境监测等方面。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。生物传感器的研究开发,已成为世界科技发展的新热点。相信不久的将来,生物传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。 关键词:生物传感器、应用、前景 一、传感器概述 传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。国家标准 GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。 随着新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。 传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等各个领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到

生物传感器发展方向

生物传感器发展方向: 目前,生物传感器的开发和应用已进入一个新的阶段,越来越引起人们的重视。生物传感器的多功能化、集成化是很重要的研究与发展方向。将半导体技术引入生物传感器,不仅给多功能生物传感器开发提供了重要途径,而且可以使传感器小型化、微型化,这在实际应用中是具有重要意义的,特别是在人体状态诊断上具有相当重要的实用价值。 Pharmacia的生物分子相互作用分析(biomolecular interaction analysis,BIA )系统为生物传感器研究生物分子间相互作用开创了一个典范。BIA是将探针或配基固定在感应片表面,固定化的配基或探针能专一性地结合待测的生物分子,如蛋白-蛋白、受体-药物、受体-配基、生物素-亲和素、抗原-抗体、核酸-蛋白、蛋白-药物、核酸-核酸等分子间的相互作用情形,如分子的结合与解离、强度和速度以及分子间是否有空间位阻和异位效应等。用微射流技术就可以吧分子相互作用瞬间的上述动力学参量测量并记录下来,为临床医学提供有效的治疗药物、选择性更强的临床诊断,为基础医学、分子生物学研究提供更深层的分子间、细胞间的分子作用机理,这是迄今为止在分子水平和细胞水平上研究工作能够取得更多信息的设备。 BIA的核心系统应用了一种称为表面等离子体共振(surface Plasmon resonance,SPR)的技术。它的使用激光扫描固定化表面,记录分子配对,即抗体作用所导致的质量的改变。传感器片得固定化表面是由玻璃片覆盖金膜镀层,在金膜上共价结合了羧化的葡聚糖变成生物相容性载体,非特异性结合很低,可以用水溶性碳二亚胺和N-羧基丁而酰胺(NHS)把所需要的配基固定到羧化得葡聚糖上。当待测分子结合到配基层以后,SPR的共振角发生更大的变化,这种变化与待测分子的定量相关。 目前,在所有利用固定化亲和配基的操作系统中,生物传感器可能是最有希望的,不难设想将来几乎所有生物物质都可以通过生物传感器的亲和作用来进行迅速的测量和分析。现在已经有人设计出在晶体管芯片上亲和固定化几十种配基,能在几秒内测定一系列生物化学和医学诊断的数据,甚至连基因突变和缺失都可以检测,由此可以预测,它可能成为21世纪揭示人类生命科学的有力武器。 电化学DNA传感器是近几年迅速发展起来的一种全新思想的生物传感器。其用途是检测基因及一些能与DNA发生特殊相互作用的物质。电化学DNA传感器是利用单链DNA(ssDNA)或基因探针作为敏感原件固定在固体电极表面,加上识别杂交信息的电话性指示剂(称为杂交指示剂)共同构成的检测特定基因装置。其工作原理是利用(分子作用)形成双链DNA(dsDNA)(电极表面性质改变),同时借助一能识别ssDNA和dsDNA的杂交指示剂的电流响应信号的改变来达到检测基因的目的。 已有检测灵敏度高达10~13g/mL的电化学DNA传感器的报道,Hashimoto 等采用一个20聚合体的核苷酸探针修饰在金电极上检测了Pat I片段上的致癌基因u-myc。电化学DNA传感器距实用化还有相当距离,主要是传感器的稳定性、重现性、灵敏度等都还有待提高。有关DNA修饰电极的研究除对于基因检测有重要意义外,还可将DNA修饰电极用于其它生物传感器的研究,用于DNA与外源分子间的相互作用亚久,如抗癌药物筛选、抗癌药物作用机理研究;以及用于检测DNA结合分子。无疑,它将成为生物电化学的一个非常有生命力的前沿领域。 总之,生物传感器目前仍处于开发阶段。很多已经开发的生物传感器在实用

纳米生物传感器研究进展及其应用

纳米生物传感器研究进展及其应用

纳米生物传感器的研究进展及其应用 张雯歆 【摘要】:随着纳米技术在生物传感器领域的不断引入,纳米生物传感器在灵敏度的提高,检测限的降低,线性检测范围的拓宽以及响应时间的缩短等方面的性能得到了很好的改善。本文主要对纳米颗粒、纳米纤维、纳米管以及纳米量子生物传感器在酶、免疫以及DNA等生化领域检测方面应用的研究进展进行简单的概述。 【关键词】:纳米材料生物传感器应用 Advances of Research on application of Nano-materials in biosensors 【Abstract】:With the development of nanotechnology , the unique properties of nano-materials realize an objective to improve sensitive sensor with a wide linear range, a highly reproducible response, long-term stability and so on. The application of nano-materials (such as nanoparticle, nanofiber, nanotube) in biosensor fields introduced. The development of this field prospected in the future. 【Keywords】:nano-materials; biosensors; application 纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术,在这两者之间存在着许多技术交叉,其中,纳米生物传感技术已然引起了研究领域的广泛关注。 生物传感器是一类特殊形式的传感器,由固定化的生物敏感材料作为识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器及信号放大装置构成,具有接受器与转换器的功能,从而能够检测多种生命和化学物质。纳米技术主要是针对尺度为1 nm~100 nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域,因此有着独特的化学性质和物理性质,如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等,呈现出常规材料不具备的优越性能。纳米技

生物传感器研究进展

[文章编号]1002-0179(2008)06-1517-02 生物传感器研究进展 高志勇 (渭南师范学院环境与生命科学系,陕西渭南 714000) [中图分类号]Q4-33;R31816 [文献标志码]D  基金项目:渭南师范学院研究生专项科研项目(08YK Z 005) 生物传感器(biosens or )是一类特殊形式 的传感器[1],是一种对生物物质敏感并将其待测物质转换为声、光、电等信号进行检测的仪器。它是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、核酸等生物活性物质),与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。 1 生物传感器的历史发展 1962年Clark 等提出了把酶与电极结合来测定酶底物的设想,1967年Updike 和Hicks 将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化,再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上,研制出世界上第一支葡萄糖氧化酶电极,用于定量检测血清中葡萄糖含量,标志着生物传感器的诞生。随后改用其它的酶或微生物等固化膜,便可制得检测其对应物的其它传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法;高分子载体法;高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器(微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器),研制和开发第三代生物传感器,将生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器。 生物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA 、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科,是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。在21世纪知识经济发展中,生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点,在医学临床诊断[2,3]、工业控制、食品和药物分析(包括生物药物研究开发)[4,5]、环境保护以及生物技术[6~8]、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。 2 生物传感器的原理 在利用生物传感器进行物质检测时,待测物质经扩散作用进入生物活性材料,经分子识别,发生生物学反应,产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的声、光、电等信号,再经二次仪表放大并输出,便可知道待测物浓度。 3 生物传感器的特点 (1)速度快,成本低。固定化酶生物传感 分析仪是最早出现且精度最高的生物传感器,它们已经发展成一类可靠的精密分析仪器,由于采用了固定化酶膜作为分析工具,酶法分析试剂可以反复使用数千次,其分析成本只有手掌型血糖分析仪的十分之一;分析速度快,不到20s 可以获得准确的分析结果,这在临床急症室、某些重症患者的监护等许多场合都很重要。 (2)专一性强。生物传感器只对特定的底物起反应,而且不受颜色、浊度的影响,因此一般不需要进行样品的预处理,干扰少。 (3)稳定性好,分析精度高。像目前市场上应用的高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪,其分析精度可以达到015%~2%。 (4)操作系统简单,容易实现自动分析。 如药物分析中常用的表面等离子体共振(surface plasm on res onance ,SPR )生物传感器,就具有体积小、测定范围宽、精度高、灵敏度高、功能完整、操作方便、可靠、耗材廉价等优点,是一种创新性、实用化的现代科学仪器。 (5)作用广,应用价值大。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,在生产控制中能得到许多复杂的物理化学传感器综合作用才能获得的信息,同时它们还指明了增加产物获得率的方向;现在的生物传感器的应用涉及到医疗保健、疾病诊断、食品检测、环境监测、发酵工业的各个领域。 4 生物传感器的分类 生物传感器可从不同的角度进行分类,主要有以下三种方法: (1)按照其感受器中所采用的生命物质分类,可分为:微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞器传感器、酶传感器、DNA 传感器等[9]。 (2)按照传感器器件检测的原理分类,可分为:热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。 (3)按照生物敏感物质相互作用的类型分类,可分为亲和型和代谢型两种。 下面以第一种分类方法对生物传感器的各种类进行介绍。411 微生物传感器 微生物传感器是由载体结合的微生物细胞和电化学器件组成,已发展了两种传感器:一种是以微生物呼吸活性为指标的呼吸型传感器,一种是以微生物的代谢产物为指标的电活性物质测定型传感器。用微生物代替酶作为识别元件是因为微生物具有较高稳定性、选择性好、廉价实用等优点,并可广泛用于许多酶反应系统、辅酶和能量再生系统[10]。412 免疫传感器 免疫传感器是依赖抗原和抗体之间特异性和亲和性,利用抗体检测抗原或利用抗原检出抗体的传感器。并非所有的化合物都有免疫原性,一般分子量大、组成复杂、异物性强的分子,如生物战剂和部分毒素具有很强的免疫原性,而小分子物质,如化学战剂和某些毒素则没有免疫原性。但免疫传感器更适合于研制能连续、重复使用的毒剂监测器材。免疫分析法选择性好,如一种抗体只能识别一种毒剂,可以区分性质相似的同系物、同分异构体,甚至立体异构体,且抗体比酶具有更好的特异性,抗体与抗原的复合体相对稳定,不易分解[11]。413 组织传感器 直接采用动植物组织薄片作为敏感元件的电化学传感器称组织电极传感器,其原理是利用动植物组织中的酶,优点是酶活性及其稳定性均比离析酶高,材料易于获取,制备简单,使用寿命长等。但在选择性、灵敏 度、响应时间等方面还存在不足[12]。414 细胞传感器 细胞器传感器是20世纪80年代末出现的一种以真核生物细胞、细胞器作为识别元件的生物传感器。1987年,Blondin 等提出了固定线粒体评价水质。Carpentier 及其合作者用类囊体膜构建的生物传感器,可在mg/L 浓度下测定铅与镉的毒性,也可对银或铜进行快速测定。R ouillon 等用特殊的固定化技术将叶绿体与类囊体膜包埋在光交联的苯乙烯基吡啶聚乙烯醇(PVA -sbQ )中,可以在μg/L 浓度水平下检测到汞(Hg )、铅(Pb )、镉(Cd )、镍(Ni )、锌(Zn )和铜(Cu )等离子的存在[13]。415 酶传感器 酶传感器是最早问世的生物传感器,早在1962年Clark 等就提出了酶传感器原理,1967年Updike 等发展制成为酶电极,它是把无机离子或低分子气体作为测量对象而发展起来的电化学器件,并与同时期发展起来的酶固定技术相结合而产生的传感器[14]。酶生物传感器是将酶作为生物敏感基元,通过各种物理、化学信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应所产生的与目标物浓度成比例关系的可测信号,实现对目标物定量测定的分析仪器。与传统分析方法相比,酶生物传感器是由固定化的生物敏感膜和与之密切结合的换能系统组成[15]。416 DNA 传感器 DNA 是一类重要的生命物质,是大多数生物体遗传信息的载体,对DNA 的研究是生命科学研究领域中极为重要的内容。随着人类基因组计划的顺利实施,基于DNA 探针的基因传感器、基因芯片的研究正成为基因组研究的一个热点[16]。DNA 生物传感器是一种能将目标DNA 的存在转化为可检测的电、光、声信号的装置[17]。所检测的是核酸的杂交反应,因此也可以称它为核酸杂交生物传感器(nucleic acid hybridization biosens or )。每种生物体内都含有其独特的核酸序列,因此检测特定核酸序列的关键是要设计一段寡核苷酸序列作为探针。这段探针能够专一性与其进行杂交,而与其它非特异性序列不杂交,对靶序列杂交的特异性和敏感性,一直是核酸检测工作者的研究主题。DNA 生物传感器的结构包括一个靶序列识别层和一个信号换能器。识别层通常由固定在换能器上的探针DNA 以及一些其它的辅助物质组成,它可以特异性地识别靶序列并与其杂交。换能器可将此杂交过程所产生的变化转变为可识别的信号,根据杂交前后信号量的变化,可以对靶DNA 进行准确定量。根据换能器种类不同,可大致分为电化学DNA 传感器、光学DNA 传感器和质量DNA 传感器等[18]。DNA 生物传感器对基因序列的明确分析近年来得到了快速发展,随着DNA 合成技术以及与微电子技术的发展,DNA 生物传感器的发展更趋于完善[19]。 5 展望 生物传感器由于集高效、灵敏、特异、结构小巧、经济实用等优点于一身,目前已成为生命科学领域的研究热点[20],正在成为 7 151华西医学2008,23(6) C N 51-1356/R

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