第十届世界生物传感器大会Biosensor_省略_感器国际专题研讨会转发第一轮通
环境分析化学 生物传感器 Biosensor
(3)根据生物传感器的信号转化器分类
电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、 测光型生物传感器、测声型生物传感器等。
传感器类型 敏感物质 信号传感器
酶传感器
(生物膜传感器)
微生物传感器
免疫传感器
酶
电化学测定装置
微生物
场效应晶体管
抗体或抗原 光纤 光敏二极管
细胞器传感器 细胞传感器
·用生物体成分(酶、抗原、抗体等)或生物体本身(微生物、 细胞器、动植物组织等)为敏感材料, 经过适当的方法固定 在惰性基质上构成分子识别元件，再和信号转换器件(传 导器)组成的传感器，它可以将生物信号转化为数量化的 电信号。
简言之: 生物传感器是将生物感应元件的专一性与一个能 够和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的一种小型 化分析装置。
３、生物传感器的分类
可以从三个角度进行分类：
生物亲和型Biosensor
(1)根据传感器输出信号的产生方式，分为 代谢型或催化型
(受体与基质的反应特性及受体来源)
仿生生物传感器
(2)根据生物传感器中分子识别元件上的敏感物质分类；
酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免 疫传感器等。
·２０世纪７０年代中期，人们研究酶电极的衍生物：微生 物电极、细胞器电极、动植物组织电极、以及免疫电极等 新型生物传感器，使生物传感器的种类大大增多。
·２０世纪８０年代生物传感器开始出现研究热潮。（固定 化技术的研究）
·２０世纪末本世纪初，生物、化学、生物技术、生物化学、 物理、机械工程、电子技术等各领域开始多学科结合用于 生物传感器的开发。
性分析。响应范围 10-1—10-7mol/L。
二、生物传感器的基本组成、原理及分类
生物传感器
生物传感器
黄建辉
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2011(000)027
【摘要】简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用,时其发展前景及市场化作了预测及展望.生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广.随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力.
【总页数】1页(P61)
【作者】黄建辉
【作者单位】绥化学院电子工程系黑龙江绥化152000
【正文语种】中文
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生物传感器的研发及发酵工业应用
生物传感器在发酵工业中的发展前景
总结词
随着技术的不断进步和发酵工业的快速发展，生物传感器在发酵工业中的应用前景广阔。
详细描述
生物传感器具有实时、快速、准确检测发酵过程中各种参数（如温度、pH、溶解氧浓 度、葡萄糖浓度等）的能力，有助于提高发酵效率和产品质量。未来，生物传感器技术 有望进一步优化，提高稳定性、降低交叉灵敏度，并应用于更多类型的发酵工业生产中。
生物传感器的交叉灵敏度问题
总结词
交叉灵敏度是指生物传感器对不同物质的响应，可能导致对目标物质的检测出现 误差。
详细描述
由于生物传感器的工作原理通常基于生物分子的特异性识别，因此对非目标物质 的响应可能较弱，但仍可能存在一定的交叉灵敏度，影响检测的准确性。因此， 降低或消除交叉灵敏度是提高生物传感器性能的关键。
通过对发酵产物的分析和检测，可以确保产品质量，提高产品竞 争力，满足市场需求。
发酵工业中的节能减排
能耗降低
生物传感器可以对发酵过程中的能耗进行实时监测和优化，通过改 进工艺和设备降低能耗。
资源回收
基于生物传感器的监测数据，可以实现发酵废物的资源回收和再利 用，提高资源利用率。
减少排放
通过优化发酵过程和改进工艺，可以减少废物的产生和排放，降低对 环境的负担。
利用印刷和光刻技术将生物分子印制在传感器表 面，实现大规模生产和快速检测。
生物传感器的性能优化
提高灵敏度
01
通过优化生物分子和材料的组合，提高生物传感器的响应速度
和灵敏度。
选择性增强
02
通过改进固定化技术和信号放大策略，提高生物传感器的选择
性，降低交叉反应和干扰。
稳定性提升
03
通过优化生物传感器的结构和材料，提高其长期稳定性和重复
生物传感器检测原理、类型
③ 酶催化一般在温和条件下进行 由于酶是蛋白质，极端的环境条件(如高温、酸碱)容易 使酶失活。 ④ 有些酶(如脱氢酶)需要辅酶或辅基 若从酶蛋白分子中除去辅助成分，则酶不表现催化活性。 ⑤ 酶在体内的活力常常受多种方式调控 包括基因水平调控、反馈调节、激素控制、酶原激活等。 ⑥ 酶促反应产生的信息变化有多种形式， 如热、光、电、离子化学等。
3.1 酶及酶反应
2） 酶的蛋白质性质
酶是蛋白质，这一结论最早由sumner提出，他在1926年首次 从刀豆中提取了脲酶结晶，并证明这个结晶具有蛋白质的一切性质。 以后人们又陆续获得了多种结晶酶，在已经鉴定的2000余种酶中， 多数已被结晶或纯化，检索SIGMA目录，作为商品出售的酶已经达 400多种。 证明酶是蛋白质有4点依据： ① 蛋白质是氨基酸组成的，而酶的水解产物都是氨基酸，即酶是由 氨基酸组成的。 ② 酶具有蛋白质所具有的颜色反应，如双缩脲反应、茚三酮反应、 乙醛酸反应等。 ③ 一切能使蛋白质变性的因素，如热、酸、碱、紫外线等，同样可 以使酶变性失活。 ④ 酶同样具有蛋白质所具有的大分子性质，如不能透过半透膜，可 以电泳，并有一定等电点。
催化C-C、C-O、C-N或C=S键裂解或缩合，其代表反应式为：
如脱羧酶、碳酸酐酶等。
(5) 异构酶类(isomerases)
催化异构化反应，使底物分子内发生重排，一般反应式为：
这类酶包括消旋酶(如L-氨基酸转变成D-氨基酸)、变位酶(如 葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖-l-磷酸)等。
(6) 合成酶类(1igases) 或称连接酶类，
生物学反应信息 离子变化 电阻、电导变化 质子变化 气体分压变化 换能器选择 离子选择性电极 阻抗计、电导仪 场效应晶体管 气敏电极 生物学反应信息 光学变化 颜色变化 质量变化 力变化 换能器选择 光纤、光敏管 光纤、光敏管 压电晶体等 微悬臂梁
生物传感器-1
能 器
可定量加工 的电信号
图 1-2 生物传感器传感原理 生物敏感膜(biosensitive membrane)又称分子识别元件 (molecular recognition element),是生物传感器的关键元件，
直接决定传感器的功能和质量．
生物传感器的分子识别元件 分子识别元件 （生物敏感膜） 酶 全细胞 组织 细胞器 免疫物质 具有生物亲和能力的物质 核酸 模拟酶 生物活性材料 各种酶电极 细菌，真菌，动物，植物的细胞 动物、植物的组织切片 线粒体，叶绿体 抗体，抗原，酶标抗原等 配体，受体 寡聚核苷酸 高分子聚合物
生物传感器的发展趋势: 1) 更加灵敏、准确、快速和简便是分析科学技术发展趋势的共同特征。 2) 生物芯片使高通量、多参数的同步测定成为可能 3) 挑战性需求包括体内测定、细胞内测定、单分子分析、在线测定等。为了 满足这些要求，基因技术，纳米技术，各种单分子荧光技术，仿生技术或生 物模拟技术得到发展。
生 物 传 感 器 发 展 阶 段
20世纪60～70年代，起步阶段：传统酶电极
20世纪70年代末期到80年代，发展高潮阶段：介体酶电极 市场开发获得显著成绩 20世纪90年代以后 酶的直接电化学 生物亲和传感器的技术突破（SPR）
生物传感器的原理和特点
待分析物
生 物 敏 感 膜
换
化学量或 物理量变化
• 军事医学---军事医学中，对生物毒素的及 时快速检测是防御生物武器的有效措施。 生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒 及其毒素，如炭疽芽孢杆菌、鼠疫耶尔森 菌、埃博拉出血热病毒、肉毒杆菌类毒素 等。
• 1、应用于探测葡萄糖浓度 • 美国普渡大学等机构的研究人员制成了新 型生物传感器，能够以非侵入的方式进行 糖尿病测试，探测出人体唾液和眼泪中极 低的葡萄糖浓度。这项技术无需过于繁复 的生产步骤，从而可降低传感器的制造成 本，并可能帮助消除或降低利用针刺进行 糖尿病测试的几率。
生物传感器总结
生物传感器( Biosensor )生物传感器是一类特殊的传感器，它是以生物活性单元（如酶、抗体、核酸、细胞等）作为生物敏感元件，对被测物具有高度选择性的检测器。
生物传感器发展史年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。
到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，并且确定以后每隔二年召开一次。
第二代的生物传感器分子识别组件，换能器的选用则朝向更为多样化，诸如场效半导体，表面声波器第三代的生物传感器与实时测定功能。
第三代的生物传感器的典型代表是把硅片与生命材料相结合制成的生物硅片。
这种有机与无机相结合的生物硅片比传统硅片的集成度要高几百万倍，且在工作时不发热或仅产生微热。
张先恩化学工业出版社2006年1月1日第1章绪论第2章分子识别元件及其生物反应基础第3章生物敏感元件的固定化第4章电化学生物传感器之一：经典酶电极第5章电化学生物传感器之二：非酶生物电极第6章电化学生物传感器之三：介体生物传感器和生物燃料电池第7章电化学传感器之四：dna 电化学传感器第8章电化学传感器之五：直接电化学酶电极第9章热敏生物传感器第10章压电晶体生物传感器第11章半导体生物传感器第12章光纤生物传感器第13章表面等离子体共振生物传感器第14章丝网印刷生物传感器第15章分子印迹生物传感器第16章生物芯片与生物计算机第17章基因芯片第18章蛋白质芯片第19章生物传感器与生物反应系统的控制第20章生物传感器与活体分析第21章生物敏感元件的基因操纵第22章纳米生物传感器biomolecules体内或生物体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置。
生物传感器由两个主要关键部分所构成，一为来自于生物体分子、组织部份或个体细胞的器信号接收或产生部份。
生物传感器的研究进展
生物传感器的研究现状及发展摘要：生物传感器是发展生物技术必不可少的一种先进的检测与监控元件，具有广阔的发展前景，是传感器的一个重要研究方面。
本文综述了生物传感器尤其是纳米生物传感器的结构特点、基本原理以及研究现状，探究了生物传感器的发展趋势。
关键词：生物传感器纳米生物传感器原理类型Present Research and Development of Biosensor Abstract: Biological sensor is essential to the development of biological technology as an advanced detection and control component. With broad development prospects, it is becoming one of the most important sensors. This paper reviewed the structure, principle and research status of biosensors, especially nano biosensors, and discussed the trend of the development of biosensors.Key Words: biosensors, nanomaterial-based biosensor, principles, types0 引言在生物圈中存在着无数种物质，它们或是遗传和代谢的基本元素或中间体，或影响着生物学过程的各个方面，我们把它们称为生命物质和生命相关物质。
自20世纪中叶以来，随着人类对生命本质、生命过程和生命体与其生存环境的信息交流的认识地不断深入，研究发展新的分析手段越来越重要。
分析生物学技术的一个重要领域便是生物传感器，它是一个典型的多学科交叉产物，结合了生命科学、分析化学、物理学和信息科学及其相关技术，能够对所需要检测的物质进行快速分析和追踪。
生物传感器
2 环境监测
大气环境监测：二氧化硫是酸雨酸雾形 成的主要原因,传统的检测方法很复杂， 将亚细胞类脂类固定在醋酸纤维膜上,和 氧电极制成安培型生物传感器,可对酸雨 酸雾样品溶液进行检测，
硫化物的测定
硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土 壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧 性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器， 在pH=2.5、31℃时一周测量200余次,活 性保持不变,两周后活性降低20%，传感 器寿命为7天,其设备简单,成本低,操作 方便，
不同酶传感器检测物质机理是不同的，有些酶对物质具有催化转 化能力 如酪氨酸酶对酚类 ,有些物质对酶活性有特异性抑制作 用 如有机磷酸酯类对乙酰胆碱酯酶 或作为调节、辅助因子对酶 活性进行修饰 如Mn Ⅱ 对辣根过氧化酶 ，检测酶反应所产生的 信号,可以间接测定物质的含量，
由于单酶传感器只能测定数目有限的环境污染物,可以在一个生 物传感器上偶联几种酶促反应来增加可测分析物的数目，多酶传 感器的例子之一就是糖原磷酸化酶与一个碱性磷酸酶／变旋酶／ 葡萄糖氧化酶相结合以测定无机磷酸盐，结合多种酶之后,分析 物的数目就可以增加,如共固定酪氨酸酶和漆酶之后就能检测多 种酚类化合物，
将化学变化转变成电信号
以酶传感器为例,酶催化特定底物发生反应, 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， 常用转换装置有氧电极、过氧化氢电极，
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，
常用载体： ①丙烯酰胺聚合物、甲基丙烯系聚合物等合成高分子 ②胶原、右旋糖酐、纤维素、淀粉等天然高分子 ③陶瓷、不锈钢、玻璃等无机物
生物传感器
生物传感器信研1402摘要：生物传感器是一种以生物活性单元为敏感元件，结合化学、物理转换元件，对被分析物具有高度选择性的装置，它具有灵敏度高、检测速度快、操作简便、成本低、可进行连续动态监测等优点。
本文在介绍生物传感器发展现状、组成及工作原理以及输入输出信号的基础上，对生物传感器的应用进行了综述。
引言生物传感器技术是一个非常活跃的工程技术研究领域,它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起处在生命科学和信息科学的交叉区域，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测与监控装置。
、生物传感器组成生物传感器（biosensor）,是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。
生物传感器利用生物活性物质选择性的识别和测定实现测量，主要由两大部分组成（如图1所示）：一为功能识别物质（分子识别元件又称生物敏感膜），由其去识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。
分子识别部分是生物传感器选择性测定的基础；其二是电、光信号转换装置（换能器），由其把被测物所产生的化学反应转换成便于传输的电信号或光信号。
生物传感器被浏物g S 样品生物传感器识别和检测待测物的一般反应过程为：图1■生物传感器组成结构图首先，待测物分子与识别元素接触；然后，识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着，转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号；最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。
m AK :: Aoalyl白、工作原理生物传感器工作方式分为两种：直接转换为电信号和间接转换为电信号型, 间接型是将化学信号、光信号或者热信号等其他信号转换为电信号。
图2■生物传感器工作原理图三、生物传感器的分类根据识别元素的不同，生物传感器可分为酶免疫传感器、细胞传感器、微生物传感器、传感器等，，根据输出信号产生的方式生物传感器可分为生物亲和型传感器或催化型生物传感器等。
生物传感器详细介绍
生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。
生物传感器具有接受器与转换器的功能。
由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能,只对特定反应起催化活化作用,因此生物传感器具有非常高的选择性。
缺点是生物固化膜不稳定。
生物传感器涉及的是生物物质,主要用于临床诊断检查、治疗时实施监控、发酵工业、食品工业、环境和机器人等方面。
生物传感器是用生物活性材料（酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等）与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科,是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。
在未来21世纪知识经济发展中,生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点,在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析（包括生物药物研究开发）、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。
各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器（传感器）,二者组合在一起,用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工,构成各种可以使用的生物传感器分。
智能化集成化未来的生物传感器必定与计算机紧密结合，自动采集数据、处理数据，更科学、更准确地提供结果，实现采样、进样、结果一条龙，形成检测的自动化系统。
同时，芯片技术将愈加进入传感器，实现检测系统的集成化、一体化。
低成本高灵敏度高稳定性高寿命生物传感器技术的不断进步，必然要求不断降低产品成本，提高灵敏度、稳定性和寿命。
这些特性的改善也会加速生物传感器市场化，商品化的进程。
在不久的将来，生物传感器会给人们的生活带来巨大的变化，它具有广阔的应用前景，必将在市场上大放异彩。
生物传感器实用性是生物体成分（酶、抗原、抗体、激素、DNA) 或生物体本身（细胞、细胞器、组织），它们能特异地识别各种被测物质并与之反应；后者主要有电化学电极、离子敏场效应晶体管（ISFET ) 、热敏电阻器、光电管、光纤、压电晶体（PZ) 等，其功能为将敏感元件感知的生物化学信号转变为可测量的电信号。
互联网医疗英文热词解读：Biosensor
互联网医疗英文热词解读：BiosensorVcbeat医生诊脉造型象牙制根付（一种用于和服上的挂钩），ちかあき，日本，19世纪什么是Biosensor？Biosensor即Biological Sensor生物传感器，是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。
传统生物传感器由生物分子识别物质和一个换能器组成。
生物分子和待检测物质相互反应作用，生物反应通过换能器转化为电信号，运用于各个领域。
Biosensor的构成生物传感器主要由两个部分构成：分子识别物质充当感应器：分子识别物质用于识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。
它可以是•核酸•蛋白质类，包括酶和抗体•植物蛋白质或植物凝集素•组织切片、微生物、细胞器等复杂物质换能器：用于检测并传递信号的电子设备当分子识别物质与特定的待检测物质发生物理或化学反应（如抗体抗原的结合，酶与基质的结合等）时会产生信号，信号可能是电子的、光学的或者热学的，通过采用适当的换能器将这些信号转化为可量取的电信号（通常为电流或电压），从而达到不同的目的。
Biosensor的分类按照生物传感器中分子识别元件可分为五类：•酶传感器•微生物传感器•细胞传感器•组织传感器•免疫传感器Biosensor的工作原理我们拿酶传感器为例。
显而易见，酶传感器是由酶作为生物识别分子的生物传感器。
当我们吃下汉堡、薯条等食物后，它们在我们的身体里会通过一系列的反应步骤变为小分子，这个过程叫做分解代谢，接下来这些小分子将合成蛋白质等人体的重要物质，这个过程叫做合成代谢。
每一个分解代谢和合成代谢进程都由一种特定的酶催化发生（新陈代谢）。
因此这一种特定的酶就能够识别这样一个目标分子或其反应进程。
又例如，在测量病人血糖浓度变化的过程中需要用到3中生物传感器：•氧传感器测量氧浓度•酸碱度传感器测量葡萄糖酸产生过程•过氧化氢传感器测量过氧化氢浓度在这个过程中，氧传感器和过氧化氢传感器将转化为电流，酸碱度传感器转化为电压。
生物传感器
• 热生物传感器（calorimetricbiosensor）
• 压电晶体生物传感器（piezoelectricbiosensor）
3.3 以待测物与分子识别元件的相互作用方式进行分类
5.3 发酵工业
(1)原材料及代谢产物的测定 微生物传感器可用于测量发酵工业中的原材料和代谢产 物。测量的装置基本上都是由适合的微生物电极与氧电极组 成，原理是利用微生物的同化作用耗氧，通过测量氧电极电 流的变化量来测量氧气的减少量，从而达到测量底物浓度的 目的。 (2)微生物细胞数目的测定 人们发现在阳极表面上，菌体可以直接被氧化并产生电流。 这种电化学系统可以应用于细胞数目的侧定。侧定结果与常 规的细胞计数法测定的数值相近。利用这种电化学微生物细 胞数传感器可以实现菌体浓度连续、在线的测定。
• 生物亲合型生物传感器（affinitybiosensor）
4.1 速度快，成本低 采用固定化酶膜作为分析工具, 酶法分析试剂可 以反复使用数千次, 其分析成本大大降低，分析速度快, 不到20s可以获得准确的分析结果 4.2 专一性强 生物传感器只对特定的底物起反应,而且不受颜色 和浊度的影响, 因此一般不需要进行样品的预处理, 干 扰少
我国自主研发生物传感器产品及跨国企业集团在中国推出的产品
共存并相互竞争。
一些掌握生物传感器技术的跨国大企业集团，看好被称为“世界
工厂”的中国市场，采取技术输出的途径，吸收我国的技术力量 和销售途径，在我国市场上进行生物传感器的开发、产品制造和 销售。
一部份海外留学归国的生物传感器专门人才也将自己的成果在中
生 物 传 感 器
生物传感器原理
如：氧电极 氧电极、光敏管、场效应管、压 氧电极 电晶体等等
(biosensor)
信号放大装置
生物传感器的发展历程
第 一 阶 段 第 二 阶 段 第 三 阶 段
低成本高灵敏度高稳定性高寿命
这些特性的改善会加速生物传感器市场化，商品化的进程。 这些特性的改善会加速生物传感器市场化，商品化的进程。
谢 谢 观 看
！
生物毒素检测 农药检测 药物检测
Yamazaki等利用MIP方法制备了一种电 Yamazaki等利用MIP方法制备了一种电 等利用MIP 流型有机磷酸三酯杀虫剂传感器； 流型有机磷酸三酯杀虫剂传感器；
Kriz和Mosbach用琼脂糖固定分子印迹聚 Kriz和Mosbach用琼脂糖固定分子印迹聚 合物制作了竞争性电流型吗啡传感器； 合物制作了竞争性电流型吗啡传感器；
智能化集成化
未来的生物传感器必定与计算机紧密结合，自动采集数据、处理数据， 未来的生物传感器必定与计算机紧密结合，自动采集数据、处理数据，更 科学、更准确地提供结果，实现采样、进样、结果一条龙， 科学、更准确地提供结果，实现采样、进样、结果一条龙，形成检测的自动化 系统。同时，芯片技术将愈加进入传感器，实现检测系统的集成化、一体化。 系统。同时，芯片技术将愈加进入传感器，实现检测系统的集成化、一体化。
分析物经扩散进入敏感层，与MIP特异结合， 分析物经扩散进入敏感层， MIP特异结合， 特异结合 发生物理或化学变化， 发生物理或化学变化，经过换能器转换成可检 测信号，完成传感器过程。 测信号，完成传感器过程。
分 子 印 迹 传 感 器 的 应 用
13生物传感器ppt学习资料
电极测量体系如图 所示。
电解回路由工作电极和对电 极构成，电位的测量和控制由参 比电极与工作电极回路实现。测 量时采用线性扫描法、恒电位法 等方式，测量的电流信号与发生 电极氧化（或还原）的物质浓度 相关。
生物传感器中常涉及用电流法 测量O2、H2O2等其他活性物质浓 度。
生物传感器是一类特殊的化学传感 器，它是以生物活性单元(如酶、 蛋白质、DNA、抗体、抗原、生 物膜、微生物、细胞等)作为识别 元件，将生化反应转变成可定量 的物理、化学信号，从而能够进 行生命物质和化学物质检测和监 控的装置。
生物传感器的发展史(1)
• 最先问世的生物传感器是酶电极， Clark和Lyons最先提出组成酶电极 的设想。
固体电极的相间电位
（2）液体接界电位 （浓差电位）
其产生的条件是相 互接触的两液存在 浓差梯度，同时扩 散的离子其淌度不 同。界面两侧HCl 浓度不同，左侧的 H+和Cl-不断向右 侧扩散，同时由于 H+的淌度比Cl-淌 度大，最终界面右 侧将分布过剩正电 荷，左侧有相应的 负电荷，形成了液 体接界电位。
④可在同一硅片上集成多种传感器， 对样品中不同成分同时进行测量 分析。
FET的应用：
离子敏场效应晶体管可作为 酶（水解酶）、微生物传感器中 的信号转换器。
3.热敏电阻型信号转换器
热敏电阻是由铁、镍、钴、 钛等金属氧化物构成的半导体。 从外形上分类有珠型、片型、棒 型、厚膜型、薄膜型与触点型等。 凡有生物体反应的地方，大都可 观察到放热或吸热反应的热量变 化（焓变化）。
将生物活性物质如酶固定在栅极 氢离子敏感膜（SiO2水化层）表 面，样品溶液中的待测底物扩散 进入酶膜。假设是检测酶催化后 的产物（反应速率取决于底物浓 度），产物向离子选择性膜扩散 的分子浓度不断积累增加，并在 酶膜和离子选择性膜界面达到衡 定。
生物化学传感器
1、双抗体夹心法 此法适用于检验各种蛋白质 等大分子抗原
3、竞争法 竞争法可用于抗原和半抗原的定量 测定，也可用于测定抗体。
2、间接法 间接法是检测抗体最常用的方法， 其原理为利用酶标记的抗体检测 已与固相结合的受检抗体，故称 为间接法。
酶联免疫吸附测定法临床应用
酶电极在40nL的微池中检测D-Dimer浓度应用于 临床试验。检测到D-Dimer浓度范围为0.1 － 100 nM ，抚育时间从几小时减少到5分钟。 利用抗原抗体反应前后电位的变化检测B型肝炎 抗原。检测浓度范围为4-800 ng/ml，检测限达 1.3 ng/ml。此方法比常规检测更加直接，快速， 简单。
电化学生物传感器
一、什么是生物传感器？
生物传感器(Biosensor)是指用固定化的 生物体成分或生物体本身作为敏感元件 的传感器，是一种将生物化学反应能转 换成电信号的分析测试装置。
电化学生物传感器的基本组成
敏感元件（分子识别元件）和信号转换器件
二、电化学生物传感器的信号转换器
离子选择电极 电位型电极
1、酶的固定化技术
惰性载体——物理吸附法 离子载体—交换法 活化载体—共价结合法
物理包埋法
乔丽娜,周在德.化学研究与应用.2005,17(6):299~302
物理吸附法 酶分子通过极性键、氢键、疏水力或π电子相互作用等吸 附于不溶性载体上。 常用的载体有：多孔玻璃、活性炭、氧化铝、石英砂、纤维 素酯、葡聚糖、琼脂精、聚氯乙烯、聚苯乙烯 已用此法固定化的酶如： 脂肪酶、α－D葡萄糖苷酶、过氧化物酶等 交换法 选用具有离子交换剂的载体，在适宜的pH下，使酶分子与 离子交换剂通过离子键结合起来，形成固定化酶。 常用的带有离子交换剂的载体如下： DEAE一纤维素、TEAE一纤维素、 AE—纤维素、CM—纤维素、 DEAE一葡萄糖、肌酸激酶