文档介绍：第9章新型传感器
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生物传感器
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概述
1. 生物传感器及其分类
生物传感器是利用各种生物或生物物质做成的,用以检测与识别生物体内的化学成份的传感器。
生物或生物物质是指酶、微生物、抗体等,它们的高分子具有特殊的性能,能精确地识别特定的原子和分子。
生物传感器一般是在基础传感器上再耦合一个生物敏感膜,也就是说生物传感器是半导体技术与生物工程技术的结合,是一种新型的器件。
溶液中被测定的物质,经扩散作用进入生物敏感膜层,经分子识别,发生生物学反应。
其所产生的信息可通过相应的化学或物理换能器转变成可定量和可显示的电信号,就可知道被测物质的浓度。
2. 分子识别功能及信号转换
表9-1列出了具有分子识别能力的主要生物物质。
生物传感器的信号转换方式主要有以下几种:
(1)化学变化转换为电信号方式;
(2)热变化转换为电信号方式;
(3)光变化转换为电信号方式;
(4)直接诱导电信号方式。
表9-1 具有分子识别功能的生物物质
生物物质
被识别的分子
酶
底物,底物类似物
抑制剂
辅酶
抗体
抗原,抗原类似物
结合蛋白质
维生素H ,维生素A等
植物凝血素
糖链,具有糖链的分子或细胞
激素受体
激素
3. 生物物质的固定化技术
生物传感器的关键技术之一是如何使生物敏感物质附着于膜上或包含于膜之中,在技术上称为固定化。
(1)化学固定法
化学固定法是在感受体与载体之间、或感受体相互之间至少形成一个共价键,能将感受体的活性高度稳定地固定。
(2)物理固定法
物理固定法是感受体与载体之间、或感受体相互之间,根据物理作用即吸附或包裹进行固定。
生物传感器的工作原理及结构
1. 酶传感器
酶传感器的基本原理是用电化学装置检测酶在催化反应中生成或消耗的物质(电极活性物质),将其变换成电信号输出。
固定化酶传感器是由Pt阳极和Ag阴极组成的极谱记录式H2O2电极与固定化酶膜构成的。
它是通过电化学装置测定由酶反应生成或消耗的离子,通过电化学方法测定电极活性物质的数量,以测定被测成分的浓度。
2. 葡萄糖传感器
测定血液和尿中葡萄糖浓度对糖尿病患者做临床检查是很必要的。
现已研究出对葡萄糖氧化反应起一种特异催化作用的酶—葡萄糖氧化酶(GOD),并研究出用它来测定葡萄糖浓度的葡萄糖传感器,如图9-1所示。
图9-1 葡萄糖酶传感器