生物传感器的工作原理有哪几种类型

发布时间：2014-11-19

　　生物传感器技术是研究和工程技术领域一个非常活跃的课题,它与生物信息学、生物芯片、传感器是能感受特定的被测量的物质量并按照一定规律将其转换成可用信号的器件或装置.它通常由敏感元件、转换元件及相应的机械结构和电子线路所组成.生物传感器技术是建立在固定化细胞和固定化酶技术的基础之上的,它以生物分子去识别被测目标,然后将生物分子所发生的物理或变化转化为相应的电信号予以放大输出,从而得到检测结果.生物传感器的工作原理主要有以下几种类型.
　　1、将变化转变成电信号
　　已研究的大部分生物传感器的工作原理均属于这种类型.以酶传感器为例,酶催化特定底物(底物是指在酶反应中,和酶发生反应的特定物质即反应物,在酶反应中特称为底物)发生反应,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.常用的这类信号转换装置有氧电极、过氧化氢电极、氢离子电极、其他离子选择性电极、氨气敏电极、二氧化碳气敏电极、离子场效应晶体管等.除酶以外,用固定化细胞、微生物、固定化细胞器、抗原和抗体也可以组成相应的传感器,其原理和酶传感器类似.
　　2、将热变化转换成电信号
　　固定化的生物材料与相应的被测物作用时常伴有热的变化.例如大多数酶反应的热焓变化量在25、100kJ/mol的范围.这类生物传感器的工作原理是把反应的热效应借热敏电阻转换为阻值的变化,后者通过有放大器的电桥输入到记录仪中.
　　3、将光信号转变为电信号
　　有些酶,例如过氧化氢酶,能催化过氧化氢/鲁米诺体系发光,因此如设法将过氧化氢酶膜附着在光纤或光敏二极管的前端,再和光电流测定装置相连,即可测定过氧化氢含量.还有很多细菌能与特定底物发生反应,产生荧光.也可以用这种方法测定底物浓度.
　　上述三种原理的生物传感器,都是将分子识别元件中的生物敏感物质与待测物发生反应,将反应后所产生的或物理变化再通过信号转换器转变为电信号进行测量,这种方式统称为间接测量方式.此外还有一种直接测量方式.
　　4、直接产生电信号方式
　　这种方式可以使酶反应伴随的电子转移、微生物细胞的氧化直接(或通过电子递体的作用)在电极表面上发生.根据所得的电流量即可得底物浓度.

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