生物传感器由哪几部分组成？有哪几种？应用介绍

1 生物传感器是什么

生物传感器指的是利用蛋白质、酶、核酸等活性物质间的分子识别功能，把被检测的物质的构象变化、浓度变化等生物的微观过程转变成可量化的可视的电信号、荧光信号等物理化学信号，实现检测蛋白质、核酸等分子的目的。 

生物传感器的基本原理
传感器中包含抗体、抗原、蛋白质、DNA或者酶等生物活性材料，待测物质进入传感器后，分子识别然后发生生物反应并产生信息，信息被化学换能器或者物理换能器转化为声、光、电等信号，仪器将信号输出，以此得到待测物质的浓度。传感器的主要组成部分是感受器和换能器，再将信号通过自动化仪表技术和微电子技术处理，就能构成各种仪器或者系统。

2 生物传感器的组成部分

生物传感器的构成分为两部分：（1）生物或生化分子识别元件（或感受器），由具有对生物或 化学分子识别能力的敏感材料（如由电活性物质、半导体材料等构成的化学敏感膜和由 酶、微生物、DNA 等形成的生物敏感膜）组成；:（2）信号转换器（换能器），主要是由电化学或光学检测元件（如电流、电位测量电极、离子敏场效应晶体管、压电晶体等） 组成。

3 生物传感器的种类

根据不同的分类标准生物传感器可分为以下几类：

(1)根据感受器中所采用的生命物质 可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。

(2)根据传感器器件检测的原理可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。

(3)根据生物敏感物质相互作用可分为亲和型和代谢型两种。

4 生物传感器发展历程
20世纪的60年代，Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜和氧电极组装在一起，首先制成了第一种生物传感器，即葡萄糖酶电极。

20世纪80年代生物传感器研究领域已基本形成。其标志性事件是：1985年《生物传感器》国际刊物在英国创刊；1987年生物传感器经典著作在牛津出版社出版；1990年，首届世界生物传感器学术大会在新加坡召开。
5 生物传感器在医学领域中的运用
(1)微生物传感器
微生物传感器的感受器是含有微生物的膜，工作原理是微生物会消耗待测溶液中的溶解氧，放出热量或者光，达到定量检测待测物质的目的。相对于酶传感器，微生物传感器使用稳定并且成本更低，但是使用范围不及酶传感器，数据显示，微生物传感器能够检测的物质约为60种到70种。微生物会受到待测物质的毒害影响，这是影响传感器准确度和寿命的主要因素，解决了这个问题，微生物传感器市场化指日可待。
(2)酶传感器
这种传感器的敏感元件是固定化酶，使用酶传感器就不需要花费大量精力去提取酶。临床上测定尿素、葡萄糖、乳酸、天门冬酰胺等生化指标可以采用酶传感器，例如现在的葡萄糖酶传感器已经发展到了第四代，应用范围广泛，并且国际上乳酸酶传感器技术已经相当成熟。临床上要检验患者肾功能就要进行肾功能诊断，然后针对性的实施人工透析，这种情况下就要使用尿素传感器。酶传感器研究时间和发展时间都较长，市场上的酶传感器已经达到了超过200种。

(3)基因传感器
基因传感器是近年来才出现的一种传感器，但是技术先进，国内外也有很多专家学者针对基因传感器进行研究，现在已经成为研究热点之一。基因传感器的基础是杂交高特异性，一般基因传感器上有30个左右的核苷酸单链核酸分子，通过和靶序列杂交测定目标核酸分子。现在研究和使用较多的基因传感器是DNA传感器，主要用于结核杆菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的检测，从而达到诊断疾病的目的。

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