文档介绍：生物传感器的研究现状及应用
摘要:物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵及环境监测领域中有很大的发展,可以说,未来的世界是生物科学的世界。作为一门新兴的科学,其前景及市场化有无法估量效果。本文主要针对生物传感器在发酵及环境检测领域中的预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料,与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器,在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。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。近些年来,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。
关键词:生物传感器;发酵工业;环境监测。
1、引言
从1962年,Clark和Lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。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。在最初15年里,生物传感器主要是以研制酶电极制作为主,但是由于酶的价格昂贵且并不够稳定,因此以酶作为敏感材料的传感器,其应用受到一定的限制。
近些年来,微生物固定化技术的不断发展,产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件,与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外,还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而,光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术(PCR)的发展,应用PCR的DNA生物传感器也越来越多。
2、生物传感器的概述
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。生物传感器的工作原理主要决定于生物敏感元件与待测物质之间的相互作用,主要有化学变化转化为电信号、将热变化转化为电信号、将光效应转化为电信号、直接产生电信号方式等方式。随着技术的发展,基于细胞受体和自由振荡等现象的新原理的生物传感器也不断涌现。生物传感器按其识别功能膜来分类,大致可以分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器和细胞传感器多种[1]。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)。
3、研究现状及主要应用领域
1、发酵工业
各种生物传感器中,微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质,并且发酵液往往不是清澈透明的,不适用于光谱等测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰,并且不受发酵液混浊程度的限制。同时,由于发酵工业是大规模的生产,微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。
(1). 原材料及代谢产物的测定
微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定,代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与