E生物傳感器概述及應(yīng)用課件

生物傳感器概述及應(yīng)用一、概述傳感器（sensor，transducer）

——能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。按檢測(cè)對(duì)象劃分傳感器物理傳感器化學(xué)傳感器生物傳感器感受器為非生命物質(zhì)感受器為生命物質(zhì)生命科學(xué)學(xué)院二、生物傳感器定義

生物傳感器是以固定化的生物材料作為敏感元件，與適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換元件結(jié)合所構(gòu)成的一類傳感器。

酶具有識(shí)別特定分子的能力1962年，L.C.Clark酶與電極結(jié)合起來測(cè)定酶的底物生物傳感器是用生物成分作為感受器的傳感器。固定化葡萄糖氧化酶（GOD）＋氧電極葡萄糖電極1967年，Updike和Hicks第一個(gè)酶電極使用溶解性酶，難重復(fù)生命科學(xué)學(xué)院（一）生物分子特異性識(shí)別（生物感受器）

生物分子經(jīng)固定化后形成的一種膜結(jié)構(gòu)，對(duì)被測(cè)定的物質(zhì)有選擇性的分子識(shí)別能力。生物傳感器的分子識(shí)別元件

分子識(shí)別元件生物活性單元酶膜各種酶類全細(xì)胞膜細(xì)菌、真菌、動(dòng)植物細(xì)胞組織膜動(dòng)植物組織切片細(xì)胞器膜線粒體、葉綠體免疫功能膜抗體、抗原、酶標(biāo)抗原等生命科學(xué)學(xué)院（二）信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理

生物傳感器的信號(hào)處理方法由生物活性元件引起的變化（生物學(xué)反應(yīng)信息）信號(hào)處理方法（換能器的選擇）電極活性物質(zhì)的生成或消耗電流檢測(cè)電極法離子性物質(zhì)的生成或消耗電位檢測(cè)電極法膜或電極電荷狀態(tài)的變化膜電位法、電極電位法質(zhì)量變化壓電元件法阻抗變化電導(dǎo)率法熱變化（熱效應(yīng)）熱敏電阻法光譜特性變化（光效應(yīng)）光纖和光電倍增管將識(shí)別元件上進(jìn)行的生化反應(yīng)中消耗或生成的化學(xué)物質(zhì)，或產(chǎn)生的光或熱等轉(zhuǎn)換為可用信號(hào)，并呈現(xiàn)一定的比例關(guān)系。生命科學(xué)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院三、生物傳感器的種類：

（１）按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類（２）按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類（３）按照傳感器器件檢測(cè)的原理分類

生命科學(xué)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院分類方式分類依據(jù)傳感器名稱生物敏感物質(zhì)相互作用的類型1、被測(cè)物與分子識(shí)別元件上敏感物質(zhì)具有生物親和作用。2、底物（被測(cè)物）與分子識(shí)別元件上的敏感物質(zhì)相作用并產(chǎn)生產(chǎn)物，信號(hào)換能器將底物的消耗或產(chǎn)物的增加轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)。1、生物親和性傳感器2、代謝型或催化型傳感器分子識(shí)別元件上的敏感物質(zhì)1、酶與底物作用2、微生物代謝3、組織代謝4、細(xì)胞代謝5、抗原抗體反應(yīng)6、核酸雜交1、酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器3、組織傳感器4、細(xì)胞器傳感器5、免疫傳感器6、DNA生物傳感器信號(hào)換能器1、電化學(xué)電極2、離子敏場(chǎng)效應(yīng)晶體管3、熱敏電阻4、壓電晶體5、光電器件6、聲學(xué)裝置1、電化學(xué)傳感器2、離子敏場(chǎng)效應(yīng)傳感器3、熱敏電阻傳感器4、壓電晶體傳感器5、光電傳感器6、聲學(xué)傳感器生命科學(xué)學(xué)院五、生物傳感器應(yīng)用領(lǐng)域生命科學(xué)學(xué)院1、食品工業(yè)

生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測(cè)定分析。

生命科學(xué)學(xué)院食品鮮度魚鮮度傳感器

在日本、加拿大等國(guó)廣泛用于魚類鮮度的測(cè)定。魚死后體內(nèi)ATP經(jīng)酶解依次形成ADP、AMP、IMP、肌苷、次黃嘌呤和尿酸。鮮度可用K值表示：K=肌苷+次黃嘌呤ATP+ADP+AMP+IMP+肌苷+次黃嘌呤+尿酸生命科學(xué)學(xué)院肉鮮度傳感器

肉類在腐敗過程中會(huì)產(chǎn)生各種胺類，故胺類測(cè)定能反映肉類的新鮮程度。用腐胺氧化酶與過氧化氫電極構(gòu)成多胺生物傳感器，或用單胺氧化酶膜和氧電極組成的酶?jìng)鞲衅鳒y(cè)定肉在貯藏過程中的鮮度。生命科學(xué)學(xué)院污染微生物及病原菌的檢測(cè)1通過免疫學(xué)方法，即獲得相應(yīng)的特異性抗原和抗體進(jìn)行分析和檢測(cè)。生命科學(xué)學(xué)院(1)將適宜的酶與抗原或抗體結(jié)合在一起。制成酶標(biāo)抗體（或酶標(biāo)抗原）；(2)將酶標(biāo)抗體（或酶標(biāo)抗原）與樣品中的待測(cè)抗原（或抗體）混合，通過免疫反應(yīng)二者即可特異性地結(jié)合在一起，形成酶－抗體－抗原復(fù)合物。(3)通過酶催化反應(yīng)的速度即可測(cè)定復(fù)合物中酶的含量，進(jìn)而測(cè)出樣品中的待測(cè)抗原（或抗體）的量。酶聯(lián)免疫測(cè)定

生命科學(xué)學(xué)院3、發(fā)酵工業(yè)

微生物傳感器具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、不受發(fā)酵液混濁程度的限制、可能消除發(fā)酵過程中干擾物質(zhì)的干擾等特點(diǎn)。微生物傳感器可用于測(cè)量發(fā)酵工業(yè)中的原材料和代謝產(chǎn)物。還用于微生物細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定。利用這種電化學(xué)微生物細(xì)胞數(shù)傳感器可以實(shí)現(xiàn)菌體濃度連續(xù)、在線的測(cè)定。

生命科學(xué)學(xué)院生物傳感在線分析系統(tǒng)，為發(fā)酵自動(dòng)控制提供了新的基礎(chǔ)平臺(tái)發(fā)酵罐主機(jī)計(jì)算機(jī)生命科學(xué)學(xué)院4、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在臨床醫(yī)學(xué)中，酶電極是最早研制且應(yīng)用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物傳感器。在軍事醫(yī)學(xué)中，對(duì)生物毒素的及時(shí)快速檢測(cè)是防御生物武器的有效措施。生物傳感器