可以檢測生物傳感器的傳感器對生物質(zhì)敏感,并將其密度轉(zhuǎn)換為電信號。它是一種分析工具或系統(tǒng),由固定的生物敏感材料作為識別元素(包括酶,抗體,抗原,微生物,細(xì)胞,組織,核酸和其他生物活性物質(zhì)),適當(dāng)?shù)奈锢砗突瘜W(xué)傳感器(例如氧氣電極,光敏管,場效應(yīng)管,壓電晶體等)和信號放大器。生物傳感器具有接收器和轉(zhuǎn)換器的功能。
1967年S.J. Upudik等。葡萄糖傳感器是通過在聚丙烯酰胺凝膠中固化葡萄糖氧化酶并將凝膠膜固定在隔膜氧氣電極的尖端上而制成的。當(dāng)使用其他酶或微生物固化膜時,可以準(zhǔn)備其他傳感器來檢測其對應(yīng)物。固定受體膜的方法是直接化學(xué)結(jié)合。聚合載體法;聚合膜聚合。已經(jīng)開發(fā)了第二代生物傳感器(微生物,免疫,酶免疫和細(xì)胞器傳感器),并且已經(jīng)開發(fā)并開發(fā)了第三代生物傳感器,即結(jié)合了生物技術(shù)和電子技術(shù)的場效應(yīng)生物傳感器。
由于酶膜,線粒體電子傳輸系統(tǒng)顆粒膜,微生物膜,抗原膜和抗體膜對生物物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)具有選擇性識別功能,并且僅對特定反應(yīng)起催化活化作用,因此生物傳感器具有很高的選擇性。缺點(diǎn)是生物固化膜不穩(wěn)定。生物傳感器涉及生物物質(zhì),主要用于臨床診斷測試,治療過程中的監(jiān)測,發(fā)酵工業(yè),食品工業(yè),環(huán)境和機(jī)器人技術(shù)。
生物傳感器是一門交叉學(xué)科,將生物活性材料(酶,蛋白質(zhì),DNA,抗體,抗原,生物膜等)與物理和化學(xué)傳感器結(jié)合在一起。它是生物技術(shù)發(fā)展必不可少的先進(jìn)檢測方法和監(jiān)測方法,也是分子水平上物質(zhì)的快速微分析方法。在未來21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中,生物傳感器技術(shù)將成為信息與生物技術(shù),國民經(jīng)濟(jì)中的臨床診斷,工業(yè)控制,食品和藥物分析(包括生物醫(yī)學(xué)研究與開發(fā))之間的新增長點(diǎn),環(huán)保和生物技術(shù),生物芯片在研究中具有廣闊的應(yīng)用前景。
生物傳感器具有以下通用結(jié)構(gòu):包括一種或幾種相關(guān)的生物活性物質(zhì)(生物膜),并能夠表達(dá)將生物活性信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學(xué)換能器(傳感器),兩者結(jié)合在一起,與現(xiàn)代微電子技術(shù)和自動化儀器技術(shù)和生物信號處理,可以使用多種生物傳感器分析設(shè)備,儀器和系統(tǒng)。
生物傳感器原理:
待測物質(zhì)通過擴(kuò)散進(jìn)入生物活性物質(zhì),并在分子識別后發(fā)生生物反應(yīng)。然后,通過相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器將生成的信息轉(zhuǎn)換為可量化和經(jīng)過處理的電信號。然后,可以通過放大并通過輔助儀器輸出來知道待測物質(zhì)的濃度。
生物傳感器的特點(diǎn):
(1)使用固定化的生物活性物質(zhì)作為催化劑,可以重復(fù)使用昂貴的試劑,克服了過去酶法分析試劑成本高和化學(xué)分析復(fù)雜的缺點(diǎn)。
(2)特異性強(qiáng),僅對特定底物有反應(yīng),不受顏色或濁度的影響。
(3)分析速度快,一分鐘即可得到結(jié)果。
(4)精度高,一般相對誤差可達(dá)到1%
(5)操作系統(tǒng)相對簡單,易于實(shí)現(xiàn)自動分析
(6)成本低廉,在連續(xù)使用中,每次樣品測定僅需幾毛錢人民幣。
(7)一些生物傳感器可以可靠地指示微生物培養(yǎng)系統(tǒng)中的氧氣供應(yīng)和副產(chǎn)物的產(chǎn)生。在生產(chǎn)控制中,可以集成許多復(fù)雜的物理和化學(xué)傳感器以獲得信息。并且它們還指示了增加產(chǎn)品產(chǎn)量的方向。
生物種類:
(1)根據(jù)受體中使用的生物物質(zhì)的分類,可以分為微生物傳感器,免疫傳感器,組織傳感器,細(xì)胞傳感器,酶傳感器,DNA傳感器等。
(2)根據(jù)傳感器裝置檢測原理,可以分為:熱敏生物傳感器,場效應(yīng)管生物傳感器,壓電生物傳感器,光學(xué)生物傳感器,聲通道生物傳感器,酶電極生物傳感器和介電生物傳感器。
(3)根據(jù)生物敏感物質(zhì)的相互作用類型,可分為親和型和代謝型