生物技术导论论文.doc

《现代生命科学与生物技术》论文题目:生物传感器生物传感器【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、可进行连续动态检测等优点。在介绍生物传感器发展现状、组成及工作原理的基础上,对生物传感器在医学、环境检测、食品工程及军事等领域中的应用研究进行了综述,并探讨了生物传感器的发展前景。【关键词】生物传感器;应用;发展趋势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。生物传感器以其高选择性、高灵敏度和可连续测定等突出优点, 在医学、生物工程、食品工业和环境污染物检测等领域展示了十分广阔的应用前景。一、生物传感器基本原理及特点生物传感器的传感原理示于图 1 ,其构成包括两部分: 生物敏感膜和换能器。被分析物扩散进人固定化生物敏感层, 经分子识别, 发生生物学反应, 产生一次信息继而被相应的物理换能器、化学换能器转变成可定量和可处理的电信号,再经过二次仪表(检测放大器)放大输出, 从而测得待测物的浓度[1]。 Turner 教授将生物传感器定义为: 一种精致的分析器件, 它结合一种生物的或生物衍生的敏感元件与一只理化换能器, 能够产生间断或连续的数字电信号,信号的强度与被分析物成比例[2]。图1 生物传感器传感原理与传统的分析方法相比,这种新的检测装置具有以下特点: 1 )体积小、响应快、准确度高,可以实现连续在线检测; 2 )一般不需进行样品的预处理,可将样品中被测组分的分离和检测统一为一体, 使整个测定过程简便迅速, 容易实现自动分析;3) 可进行活体分析; 4 )成本远低于大型分析仪器,便于推广普及。二、生物传感器的研究现状当今, 纳米材料在生物传感器中的应用, 使其研究进入崭新阶段。纳米颗粒对酶生物传感器的敏感性有增强作用, 酶电极的性能是由酶的催化活性、酶活性中心和电极表面之间电子交换速率决定的。纳米颗粒比表面积大、表面自由能高, 吸附能力较强, 使更多的酶分子可以固定在纳米颗粒表面。另外, 由于纳米颗粒尺寸很小, 有可能与酶内部的亲水基团发生作用, 从而引起酶构型上的变化。这种变化使得酶的活性中心更接近底物, 提高了酶的催化效率比如: 纳米 Au 颗粒是电的良导体, 具有很好的生物相容性, 而改性纳米 SO 2 颗粒对生物分子又具有很好的选择吸附性。因此,可望实现纳米 Au和 SO 2 颗粒与酶分子活性中心及电待分析物生物敏感器一次信号换能器可定量加工的电信号极表面之间的直接电化学作用,大大增强生物传感器的灵敏度。在生物传感器研究领域内, 集纳米技术、生物技术和自组装方法于一体, 实现具有高酶活性的三维有序组装制备生物传感器的报道不多。从已有的一些报道来看, 加入纳米粒子后制备的生物传感器的灵敏度得到了很大提高。响应时间的缩短,检测的线性范围的增大,都表明了生物传感器性能的提高。 Morrin 等人基于可加工的传导聚苯胺纳米颗粒制成了生物传感器。国内外学者还对纳米颗粒增强葡萄糖氧化酶( GOD )生物传感器开展了大量研究。结果表明: 葡萄糖生物传感器具有选择性高、测试简便、快速的特点, 是检测