生物传感器的发展应用及前景
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成 包 括 两 部 分 ： 物 敏 感 膜 和 换 能 器 。 分 析 物 扩 生 被 散 进 入 固 定 化 生 物 敏 感 膜 层 ． 分 子 识 别 ． 生 生 经 发
转换 器 （ 氧 电极 、 敏 电极 、 子 选择 电极 等 ） 如 气 离 … 相 连接而组 成的一 种精致 的分析器 件 。
传 感 器 ｆ ｍｕ Ｏｅ ｓｒ 、 织 传 感 器 （ ｓ ｅ ｅ ｓｒ 、 ｉ ｍ ｎ Ｓｎ ｏ１ 组 ｔ ｓ ｓｎ ｏ） ｉｕ
细胞 传 感 器 ｆｒａｅｉ ｅ ｓｒ 、核 酸 传 感 器 （ Ｎ ／ ０ｇｎ ｌ ｓｎｏ ） ｅ Ｄ Ａ
传 感 器 的 关 键 元 件 （ １ ， 接 决 定 传 感 器 的 功 表 ）直
研 究 等 许 多 方 面 都 有 广 泛 的应 用 前 景 。
２ 生 物 传 感 器 及 其 分 类
抗 生 物 传 感 器 （ｏ ｄ ｃｉ ／ ｅ ａ ｃ ｉｓｎ ｏ１ 声 ｃｎ ｕ ｔ ｅ ｉ ｄ ｎ ｅ ｂｏｅ ｓｒ 、 ｖ ｍｐ 波 生 物 传 感 器 （ｃＵｔ ｗ ｖ ｉ ｅ ｓｒ、 悬 臂 梁 ａＯ ｓ ｃ ａ ｅ ｂ０ ｎｏ１ 微 ｉ ｓ 生 物 传 感 器 （ａ ｔｅｅ ｉｓｎ ｏ１ ｃｎｉ ｖｒ ｂｏｅ ｓｒ ｌ
ｔ ｄ １ 光 生 物 传 感 器 （ｐｉ ｌ ｉｓｎ ｏ１ 热 生 物 传 ｒ ｅ、 ｏ ｏｔ ａ ｃ ｂｏｅ ｓｒ 、
感 器 （ａｏ ｍ ｔ ｃ ｉｓｎｏ ｃｌ ｅｒ ｂｏｅ ｓｒ或 ｔｅｍ ｌ ｉｓｎ ｏ） 半 ｉ ｒ ｉ ｈｒ ａ ｂｏｅ ｓｒ 、
导 体 生 物 传 感 器 ｆｅ ｉｏｄ ｃ ｂｏｅ ｓｒ、 电 导／ ｓｍ ｃｎ ｕ ｔ ｉ ｎｏ１ ｓ 阻
发 酵 工程 等 领域 广 泛 应 用 。
关键词 ： 物传感器 ； 用 ； 生 应 发展
、
中 图分 类 号 ： Ｑ ５ ． Ｔ Ｉ ０１
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：６ ２ ８ １ （０ ０ １－ ０ ５ ０ １７ — １４ ２ １ ） １０ １— ５
Ｒ Ａ ｅ ｓｒ 、 生 物 传 感 器 （ ｃｏ ｉ ｓｎ０１ 分 Ｎ ｓｎ ｏ） 微 ｍｉ ｂａ ｅ ｓｒ 、 ｒ ｌ
ｆｌｃｒｃ ｅ ｃｌ ｂｏｅ ｓｒ 或 生 物 电 极 ｆｉ １ — ｅ ｔ ｈ ｍｉ ｉｓｎｏ） ｅ ｏ ａ ｂｏ ｅ ｅｃ
生 物 传 感 器 是 生 物 技 术 群 的 一 个 领 域 ． 是 也 典 型 的多学 科交 叉 生长 点 ，涉及 到 生命 科 学 、 物
理 、 学 、 息 科 学 等 众 多 学 科 和 技 术 。 由 于 生 物 化 信
１ 引 Leabharlann Baidu
子 印 迹 生 物 传 感 器 （ ｏｅｕａ ｍ ｒ ｔｄ ｂ０ｅ ｓｒ ． ｍ ｌ ｌｒ ｉ ｐｉ ｅ ｉｓｎｏ１ ｃ ｎ 其 中前 分 子 印 迹 分 子 识 别 元 件 属 于 生 物 衍 生 物 器 件 分 类 法 事 根 据 所 用 换 能 器 不 同 对 生 物 传 感 器 进 行 分 类 ． 主 要 包 括 电 化 学 生 物 传 感 器
３ 生 物 传 感 器 的 基 本 原 理
生 物 传 感 器 是 由具 有 生 物 活 性 的 材 料 （ 组 如 织 、 生 物 细胞 、 胞 器 、 胞 受 体 、 、 生物 、 微 细 细 酶 微
抗 体 、 酸 等 ） 成 的 生 物 敏 感 元 件 与 适 当 的 信 号 核 构
生 物 传 感 器 的 传 感 原 理 如 （ １ 表 示 ． 构 图 ） 其
生 物 传 感 器 的分 类 主要 有 两 种 。 分 子 识 别 即
物 学 反 应 ．产 生 的信 息 继 而 被 相 应 的化 学 换 能 器 或物 理换 能 器转 变 成可 定 量和 可处 理 的 电信 号 ． 再 经 检 测 放 大 器 放 大 并 输 出 ．便 可 知 道 待 测 物 浓
度。 生 物 敏 感 膜 又 称 分 子 识 别 元 件 ． 们 是 生 物 它
元 件分类法 和器件 分类法［ ２ ］ 根 据 分 子 识 别 元 件 的 不 同 可 以 将 生 物 传 感 器 分 为 七 大 类 ， 酶 传 感 器 ｆｎ ｙ ｓｎｏ） 免 疫 即 ｅ ｚｍｅ ｅ ｓｒ 、
能 与 质 量 依 生 物 敏 感 膜 所 选 材 料 不 同 ． 组 成 可 其 以 是 酶 、 酸 、 疫 物 质 、 细 胞 、 织 、 胞 器 或 核 免 全 组 细
基金项 目： 山西 省 自然 科 学 基 金 （ ０ ９ １ ０ ５ ２ ２０ ０ １ １ — ）
它 们 的 不 同 组 合 ．近 年 来 还 引 入 了 高 分 子 聚 合 物 模拟酶 。 分子识 别元件 概念进一 步延伸 。 使
传 感 器 具 有 操 作 简 便 、 速 、 确 、 于 联 机 及 重 快 准 易 复 使 用 等 特 点 ， 生 命 科 学 研 究 、 学 生 物 工 程 临 在 医
床 诊 断 与 分 析 、 物 工 艺 过 程 检 测 与 监 控 、 境 质 生 环
量 检 测 、 品 科 学 、 学 化 工 过 程 分 析 及 分 析 化 学 食 化
第１ １期
生物传感 器的发展应用 及前景
综 述 专 论
生 物传 感 器 的发 展 应 用 及 前 景
许 文 娟 焦 晨 旭
（ 中北 大 学 理 学 院 化 学 系 ， 西 太 原 ０ ０ ５ ） 山 ３ ０ １
摘 要 ： 着 信 息 技 术 与 生 物工 程 技 术 的 发 展 ， 物 传 感 器 得 到 了极 为 迅 速 的 发 展 ， 今 各 发 达 国家 都 把 生 物 传 感 器 列 为 ２ 世 纪 随 生 当 ｌ 的 关 键技 术 ， 予高 度 的重 视 。 物 传 感 器 不 仅 广 泛 用 于传 统 医学 领 域 ， 动 医学 发 展 ， 且 还 在 空 间 生 命 科 学 、 品 工业 、 境 监 测 和 给 生 推 而 食 环
转换 器 （ 氧 电极 、 敏 电极 、 子 选择 电极 等 ） 如 气 离 … 相 连接而组 成的一 种精致 的分析器 件 。
传 感 器 ｆ ｍｕ Ｏｅ ｓｒ 、 织 传 感 器 （ ｓ ｅ ｅ ｓｒ 、 ｉ ｍ ｎ Ｓｎ ｏ１ 组 ｔ ｓ ｓｎ ｏ） ｉｕ
细胞 传 感 器 ｆｒａｅｉ ｅ ｓｒ 、核 酸 传 感 器 （ Ｎ ／ ０ｇｎ ｌ ｓｎｏ ） ｅ Ｄ Ａ
传 感 器 的 关 键 元 件 （ １ ， 接 决 定 传 感 器 的 功 表 ）直
研 究 等 许 多 方 面 都 有 广 泛 的应 用 前 景 。
２ 生 物 传 感 器 及 其 分 类
抗 生 物 传 感 器 （ｏ ｄ ｃｉ ／ ｅ ａ ｃ ｉｓｎ ｏ１ 声 ｃｎ ｕ ｔ ｅ ｉ ｄ ｎ ｅ ｂｏｅ ｓｒ 、 ｖ ｍｐ 波 生 物 传 感 器 （ｃＵｔ ｗ ｖ ｉ ｅ ｓｒ、 悬 臂 梁 ａＯ ｓ ｃ ａ ｅ ｂ０ ｎｏ１ 微 ｉ ｓ 生 物 传 感 器 （ａ ｔｅｅ ｉｓｎ ｏ１ ｃｎｉ ｖｒ ｂｏｅ ｓｒ ｌ
ｔ ｄ １ 光 生 物 传 感 器 （ｐｉ ｌ ｉｓｎ ｏ１ 热 生 物 传 ｒ ｅ、 ｏ ｏｔ ａ ｃ ｂｏｅ ｓｒ 、
感 器 （ａｏ ｍ ｔ ｃ ｉｓｎｏ ｃｌ ｅｒ ｂｏｅ ｓｒ或 ｔｅｍ ｌ ｉｓｎ ｏ） 半 ｉ ｒ ｉ ｈｒ ａ ｂｏｅ ｓｒ 、
导 体 生 物 传 感 器 ｆｅ ｉｏｄ ｃ ｂｏｅ ｓｒ、 电 导／ ｓｍ ｃｎ ｕ ｔ ｉ ｎｏ１ ｓ 阻
发 酵 工程 等 领域 广 泛 应 用 。
关键词 ： 物传感器 ； 用 ； 生 应 发展
、
中 图分 类 号 ： Ｑ ５ ． Ｔ Ｉ ０１
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：６ ２ ８ １ （０ ０ １－ ０ ５ ０ １７ — １４ ２ １ ） １０ １— ５
Ｒ Ａ ｅ ｓｒ 、 生 物 传 感 器 （ ｃｏ ｉ ｓｎ０１ 分 Ｎ ｓｎ ｏ） 微 ｍｉ ｂａ ｅ ｓｒ 、 ｒ ｌ
ｆｌｃｒｃ ｅ ｃｌ ｂｏｅ ｓｒ 或 生 物 电 极 ｆｉ １ — ｅ ｔ ｈ ｍｉ ｉｓｎｏ） ｅ ｏ ａ ｂｏ ｅ ｅｃ
生 物 传 感 器 是 生 物 技 术 群 的 一 个 领 域 ． 是 也 典 型 的多学 科交 叉 生长 点 ，涉及 到 生命 科 学 、 物
理 、 学 、 息 科 学 等 众 多 学 科 和 技 术 。 由 于 生 物 化 信
１ 引 Leabharlann Baidu
子 印 迹 生 物 传 感 器 （ ｏｅｕａ ｍ ｒ ｔｄ ｂ０ｅ ｓｒ ． ｍ ｌ ｌｒ ｉ ｐｉ ｅ ｉｓｎｏ１ ｃ ｎ 其 中前 分 子 印 迹 分 子 识 别 元 件 属 于 生 物 衍 生 物 器 件 分 类 法 事 根 据 所 用 换 能 器 不 同 对 生 物 传 感 器 进 行 分 类 ． 主 要 包 括 电 化 学 生 物 传 感 器
３ 生 物 传 感 器 的 基 本 原 理
生 物 传 感 器 是 由具 有 生 物 活 性 的 材 料 （ 组 如 织 、 生 物 细胞 、 胞 器 、 胞 受 体 、 、 生物 、 微 细 细 酶 微
抗 体 、 酸 等 ） 成 的 生 物 敏 感 元 件 与 适 当 的 信 号 核 构
生 物 传 感 器 的 传 感 原 理 如 （ １ 表 示 ． 构 图 ） 其
生 物 传 感 器 的分 类 主要 有 两 种 。 分 子 识 别 即
物 学 反 应 ．产 生 的信 息 继 而 被 相 应 的化 学 换 能 器 或物 理换 能 器转 变 成可 定 量和 可处 理 的 电信 号 ． 再 经 检 测 放 大 器 放 大 并 输 出 ．便 可 知 道 待 测 物 浓
度。 生 物 敏 感 膜 又 称 分 子 识 别 元 件 ． 们 是 生 物 它
元 件分类法 和器件 分类法［ ２ ］ 根 据 分 子 识 别 元 件 的 不 同 可 以 将 生 物 传 感 器 分 为 七 大 类 ， 酶 传 感 器 ｆｎ ｙ ｓｎｏ） 免 疫 即 ｅ ｚｍｅ ｅ ｓｒ 、
能 与 质 量 依 生 物 敏 感 膜 所 选 材 料 不 同 ． 组 成 可 其 以 是 酶 、 酸 、 疫 物 质 、 细 胞 、 织 、 胞 器 或 核 免 全 组 细
基金项 目： 山西 省 自然 科 学 基 金 （ ０ ９ １ ０ ５ ２ ２０ ０ １ １ — ）
它 们 的 不 同 组 合 ．近 年 来 还 引 入 了 高 分 子 聚 合 物 模拟酶 。 分子识 别元件 概念进一 步延伸 。 使
传 感 器 具 有 操 作 简 便 、 速 、 确 、 于 联 机 及 重 快 准 易 复 使 用 等 特 点 ， 生 命 科 学 研 究 、 学 生 物 工 程 临 在 医
床 诊 断 与 分 析 、 物 工 艺 过 程 检 测 与 监 控 、 境 质 生 环
量 检 测 、 品 科 学 、 学 化 工 过 程 分 析 及 分 析 化 学 食 化
第１ １期
生物传感 器的发展应用 及前景
综 述 专 论
生 物传 感 器 的发 展 应 用 及 前 景
许 文 娟 焦 晨 旭
（ 中北 大 学 理 学 院 化 学 系 ， 西 太 原 ０ ０ ５ ） 山 ３ ０ １
摘 要 ： 着 信 息 技 术 与 生 物工 程 技 术 的 发 展 ， 物 传 感 器 得 到 了极 为 迅 速 的 发 展 ， 今 各 发 达 国家 都 把 生 物 传 感 器 列 为 ２ 世 纪 随 生 当 ｌ 的 关 键技 术 ， 予高 度 的重 视 。 物 传 感 器 不 仅 广 泛 用 于传 统 医学 领 域 ， 动 医学 发 展 ， 且 还 在 空 间 生 命 科 学 、 品 工业 、 境 监 测 和 给 生 推 而 食 环