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1、第七章 生物傳感器及其在食品工業(yè)中應(yīng)用,第一節(jié) 生物傳感器原理以及生物敏感材料 的固定化和成膜技術(shù) 第二節(jié) 生物傳感器在食品工業(yè)中的應(yīng)用,第七章 生物傳感器及其在食品工業(yè)中應(yīng)用,一、生物傳感器基本概念 1、傳感器（sensor transducer）：是一種能把一種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種信號(hào)以實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)的元器件。 被轉(zhuǎn)換的信號(hào)通常包括磁、力、熱、電、光和化學(xué)等信號(hào)，這些信號(hào)可以轉(zhuǎn)換成聲、光、電等信號(hào)以便分析和檢測(cè)。,第一節(jié)、生物傳感器原理以及生物敏感材料的固定化和成膜技術(shù),生物傳感器（Biosensor）:是由固定化并具有化學(xué)分子識(shí)別功能的生物材料、換能器件及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。 生
2、物傳感器是因?yàn)槠涿舾性碜杂谏锒妹Ｉ飩鞲衅鬟x擇性的好壞完全取決于它的敏感元件，而其它性能則和它的整體組成有關(guān)。,2、生物傳感器的定義,1、生物傳感器的基本組成 由生物敏感元件、換能器和信號(hào)處理放大裝置構(gòu)成 生物敏感元件：又稱分子識(shí)別元件，它是酶、抗原（體）和微生物細(xì)胞等具有分子識(shí)別能力的生物分子經(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。,二、生物傳感器的基本組成和分類,生物傳感器的基本組成,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc
3、.,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,生物敏感元件,換能器,二、生物傳感器的基本組成和分類,信號(hào)處理放大裝置,換能器：又稱為轉(zhuǎn)換器，它能將識(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)換為電信號(hào)，并且在一定條件下，產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度和反應(yīng)中物質(zhì)的變化量或（和）光、
4、熱等的強(qiáng)度呈現(xiàn)一定的比例關(guān)系，從本質(zhì)講它就是一種化學(xué)傳感器。 信號(hào)處理放大裝置：它能將換能器產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行處理、放大和輸出。,（1）依據(jù)生物傳感器中分子識(shí)別元件的敏感性物質(zhì)分類,2、生物傳感器的分類,（2）依據(jù)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器分類,通過生物的分子識(shí)別作用，生物傳感器中的生物敏感材料和生物樣品中的待測(cè)物質(zhì)特異性結(jié)合，并進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生離子、質(zhì)子和質(zhì)量變化等信號(hào)，信號(hào)的大小在一定條件下和樣品中被測(cè)物質(zhì)的量存在一定的關(guān)系，這些信號(hào)經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)再經(jīng)信號(hào)分析處理系統(tǒng)處理后輸出，反映出樣品中被測(cè)物質(zhì)的量。,三、生物傳感器工作原理,常見的生物反應(yīng)有四類： 酶促反應(yīng) 免疫學(xué)反應(yīng)
5、微生物反應(yīng) 生物反應(yīng)中發(fā)生的物理量變化,1、生物傳感器的反應(yīng)基礎(chǔ),Click to add title in here,Click to add title in here,Click to add title in here,Click to add title in here,4,1,2,3,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,1、生物傳感器的反應(yīng)基礎(chǔ),常見的反應(yīng)有四類,免疫學(xué)反應(yīng),4,1,2,3,y is a Design Digital Conte
6、nt & Contents mall developed by Guild Design Inc.,酶促反應(yīng),微生物反應(yīng),生物反應(yīng)中發(fā)生的物理量變化, 由于敏感物質(zhì)經(jīng)固定化，故可重復(fù)使用； 樣品無(wú)需預(yù)處理，可直接分析； 響應(yīng)快，樣品用量微； 分析操作簡(jiǎn)單； 除緩沖液外無(wú)需添加試劑； 不要求樣品的清晰度； 可連續(xù)分析，聯(lián)機(jī)操作，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量； 傳感器成本遠(yuǎn)低于大型的分析儀器。,2、生物傳感器的特點(diǎn),四 、敏感膜的成膜技術(shù)和活性物質(zhì)的固定化技術(shù),敏感膜由生物活性物質(zhì)經(jīng)固定化后形成。 1、傳感器的敏感膜必需具備的性質(zhì) 可重復(fù)使用； 具有分子識(shí)別功能，能直接進(jìn)行底物分析； 樣品量要求少； 除了緩
7、沖溶液以外，一般無(wú)需添加其它試劑； 對(duì)樣品的濁度和顏色無(wú)要求； 分析操作簡(jiǎn)單，可連續(xù)自動(dòng)測(cè)定。,2、活性物質(zhì)的固定化技術(shù) 一般將敏感生物材料固定在一人造膜內(nèi)或其表面，通常有以下幾種方法： 夾心法、吸附法、包埋法、交聯(lián)法、共價(jià)結(jié)合法 、微囊法、半導(dǎo)體工藝固定化法等。,4. Description of the business,5. Description of the business,1. Description of the business,2. Description of the business,3. Description of the business,ThemeGallery
8、 is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,將生物材料封閉在雙層濾膜之間。 微生物細(xì)胞敏感膜制備： 將微生物培養(yǎng)物離心、洗滌、重新懸浮在蒸餾水或緩沖溶液中； 測(cè)定菌懸液的光密度，確定菌體濃度； 取一定量的菌懸液滴于微孔濾膜上； 用合適的沙芯漏斗將水輕輕抽干，使菌體成一薄層均勻附著于膜表面；,夾心法, 在菌體層上覆蓋一層氣透膜或微孔濾膜，讓微生物夾在兩層膜之間，邊緣用橡膠圈或膠水密封，以防止微生物細(xì)胞泄露。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，不需要任何化學(xué)處理，固定化生物量大，響應(yīng)速度快，重現(xiàn)較好
9、，尤其適用于微生物和組織膜制作。,第二節(jié) 生物傳感器在食品工業(yè)中的應(yīng)用,一、檢測(cè)食品鮮度 （一）魚鮮度傳感器 魚、貝類水產(chǎn)品的鮮度是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的重要指標(biāo)。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。因此有人提出用K值表示鮮度： 肌苷+次黃嘌呤 K(%)=ATP +ADP+AMP+IMP+肌苷+次黃嘌呤+尿酸,由于大多數(shù)魚死后520小時(shí)， ATP、ADP和AMP已分解殆盡，所以魚的鮮度主要取決于以下三個(gè)步驟：即 IMP 肌苷 次黃嘌呤 尿酸。 因此K值可簡(jiǎn)化為Ki： 肌苷 + 次黃嘌呤 Ki=100% IMP + 肌苷 + 次黃嘌呤,Ki值越小，魚越新鮮。 采
10、用催化上述三步驟的三種酶即5-核苷酸酶、核苷磷酸化酶、黃嘌呤氧化酶固定化后制成酶膜與氧電極構(gòu)成了測(cè)定魚肉的鮮度計(jì)。電極工作原理是以次黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶反應(yīng)所消耗的氧量所對(duì)應(yīng)的氧電極的電流改變值為基礎(chǔ)。,肉類在腐敗過程中會(huì)產(chǎn)生各種胺類，故測(cè)定胺類也能反應(yīng)肉類的新鮮程度。 Chemnititus等人用腐胺氧化酶與過氧化氫電極構(gòu)成多胺生物傳感器，測(cè)定魚肉在貯藏過程中的鮮度，響應(yīng)時(shí)間40s,，測(cè)定腐胺線性范圍為0.0310-63 10-6mol/L。,（二）肉鮮度傳感器,Kress等人開發(fā)了一種快速測(cè)定肉類鮮度的匕首型生物傳感器，其探頭可現(xiàn)場(chǎng)刺入食品表面24mm深處，通過測(cè)定葡萄糖濃度評(píng)價(jià)肉類食品的
11、新鮮度。 （三）牛乳鮮度傳感器 牛乳鮮度可以通過乳中的菌數(shù)或乳酸含量來判斷，牛乳鮮度傳感器實(shí)際上就是一個(gè)菌數(shù)測(cè)定儀或乳酸測(cè)定儀。另外也可通過測(cè)定短鏈脂肪酸含量判斷乳及乳制品的鮮度。,二、檢測(cè)食品滋味及熟度,日本農(nóng)林水產(chǎn)省研制出一種傳感器，可“品嘗”肉湯的風(fēng)味，用于肉湯生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。 利用動(dòng)物味覺或嗅覺器官中化學(xué)識(shí)別分子研制味覺傳感器或研制仿生味覺傳感器。 Bussolati用從牛鼻粘膜中分離出的一種氣味結(jié)合蛋白作為敏感材料，成功地對(duì)香味進(jìn)行了測(cè)定，可望實(shí)現(xiàn)對(duì)食品中香味物質(zhì)進(jìn)行快速客觀的評(píng)定。,三、在食品分析中的應(yīng)用,（一）檢測(cè)蛋白質(zhì)和氨基酸 （二）測(cè)定糖含量 （三）測(cè)定食品中醇類 （四）測(cè)定有機(jī)酸,（一）食品中微生物的檢測(cè) 如腐敗菌的檢測(cè)： 病原菌的檢測(cè)：沙門氏菌、致病性大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌 （二）生物傳感器檢測(cè)食品中的毒素 細(xì)菌毒素、真菌毒素、藻類毒素以及動(dòng)植物毒素等。,四、在食品衛(wèi)生檢測(cè)中的應(yīng)用,（三）生物傳感器檢測(cè)食品中殘留農(nóng)藥和抗生素 有機(jī)磷農(nóng)藥、青霉素、磺胺等。 （四）生物傳感器檢測(cè)食品中的添加劑 添加劑種類繁多，如亞硝酸鹽、甜味素、煙堿、苯甲酸鈉等等。,Thank you !,GOOD LUCK！EVERY ONE,
生物傳感器ppt：生物傳感器技術(shù)及其應(yīng)用PPT.ppt
生物傳感器技術(shù)及其應(yīng)用;一 生物傳感器技術(shù)簡(jiǎn)介
二 生物傳感器基本分類及原理
三 生物傳感器技術(shù)的應(yīng)用
四 前景
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隨著生物技術(shù)的發(fā)展，生物檢測(cè)技術(shù)廣泛的應(yīng)用到食品，環(huán)境，醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，如生物酶技術(shù)，PCR技術(shù)，生物傳感器技術(shù)，生物芯片技術(shù)等，本文重點(diǎn)介紹生物傳感器技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。; 生物感應(yīng)器技術(shù)簡(jiǎn)介;生物傳感器的分類及原理; 生物識(shí)別元件或稱生物敏感膜(biosensitive membrane)或生物功能膜(biofunction membrane)，是生物傳感器的核心器件，其分子識(shí)別能力決定生物傳感器的選擇性和靈敏度，直接影響傳感器的性能和質(zhì)量。生物膜中固定的生物活性材料可以是酶、核酸、抗原和抗體、細(xì)胞及生物組織或它們的組合，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展還引入了高分子聚合物模擬酶及人工合成的受體等，使生物識(shí)別元件的概念進(jìn)一步延伸。
換能器的作用則是將生物或化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的各種信息轉(zhuǎn)變成可方便測(cè)量的信號(hào)，反應(yīng)的信息是多元化的，包括各種生物、化學(xué)和物理信息，現(xiàn)代電子學(xué)、微電子學(xué)及傳感技術(shù)的成果為檢測(cè)這些信息提供了豐富的手段。
;;生物傳感在線分析系統(tǒng);在食品安全上的應(yīng)用;在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用;在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用;在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用; 前景;謝謝！
生物傳感器ppt：電化學(xué)生物傳感器ppt
PPT內(nèi)容
這是電化學(xué)生物傳感器ppt下載，主要介紹了概述；電化學(xué)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器；電化學(xué)生物傳感器的分類；生物傳感器的展望，歡迎點(diǎn)擊下載。
Contents 一.概述定義：由生物材料作為敏感元件，電極作為轉(zhuǎn)換元件，以電勢(shì)或電流為特征檢測(cè)信號(hào)的傳感器。種類：原理：在利用生物傳感器進(jìn)行物質(zhì)檢測(cè)時(shí), 待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料, 經(jīng)分子識(shí)別, 發(fā)生生物學(xué)反應(yīng), 產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的聲、光、電等信號(hào), 再經(jīng)2次儀表放大并輸出, 便可知道待測(cè)物濃度。二.電化學(xué)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器 1、電位型電極離子選擇電極 離子選擇電極是一類對(duì)特定的陽(yáng)離子或陰離子呈選擇性響應(yīng)的電極，具有快速、靈敏、可靠、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常直接用它測(cè)定體液中的一些成分（例如H+，K+，Na+，Ca2+等）。氧化還原電極 氧化還原電極是不同于離子選擇電極的另一類電位型電極。這里指的主要是零類電極 2、電流型電極氧電極 有不少酶特別是各種氧化酶和加氧酶在催化底物反應(yīng)時(shí)要用溶解氧為輔助試劑，反應(yīng)中所消耗的氧量就用氧電極來測(cè)定。此外，在微生物電極、免疫電極等生物傳感器中也常用氧電極作為信號(hào)轉(zhuǎn)換器，因此氧電極在生物傳感器中用得很廣。目前用得最多的氧電極是電解式的Clark氧電極，Clark氧電極是由鉑陰極、Ag/AgCl陽(yáng)極、KCl電解質(zhì)和透氣膜所構(gòu)成。三、電化學(xué)生物傳感器的分類 （一）酶?jìng)鞲衅?/strong>酶電極電化學(xué)電極頂端緊貼一層酶膜酶的固定化技術(shù)酶?jìng)鞲衅鲬?yīng)用（二）免疫傳感器 基本原理：采用抗原與抗體的特異反應(yīng)將待測(cè)物與酶連接，然后通過酶與底物產(chǎn)生顏色反應(yīng)，用于定量測(cè)定。酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA） 測(cè)量時(shí)，抗原（抗體）先結(jié)合在固相載體上，但仍保留其免疫活性，然后加一種抗體（抗原）與酶結(jié)合成的偶聯(lián)物（標(biāo)記物），此偶聯(lián)物仍保留其原免疫活性與酶活性，當(dāng)偶聯(lián)物與固相載體上的抗原（抗體）反應(yīng)結(jié)合后，再加上酶的相應(yīng)底物，即起催化水解或氧化還原反應(yīng)而呈顏色。其所生成的顏色深淺與欲測(cè)的抗原（抗體）含量成正比。方法臨床應(yīng)用酶電極在40nL的微池中檢測(cè)D-Dimer濃度應(yīng)用于臨床試驗(yàn)。檢測(cè)到D-Dimer濃度范圍為0.1 -100 nM ，撫育時(shí)間從幾小時(shí)減少到5分鐘。利用抗原抗體反應(yīng)前后電位的變化檢測(cè)B型肝炎抗原。檢測(cè)濃度范圍為4-800 ng/ml，檢測(cè)限達(dá)1.3 ng/ml。此方法比常規(guī)檢測(cè)更加直接，快速，簡(jiǎn)單。（三）細(xì)胞傳感器 定義：以動(dòng)植物細(xì)胞作為生物敏感膜的電化學(xué)傳感器，此系酶電極的衍生型電極。動(dòng)植物細(xì)胞中的酶是反應(yīng)的催化劑。 優(yōu)點(diǎn)：與酶電極相比應(yīng)用 細(xì)胞傳感器可用于診斷早期癌癥，用人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞通過三乙酸纖維素膜固定在離子選擇性電極上作為傳感器，腫瘤細(xì)胞中VEGF刺激細(xì)胞使電極電位發(fā)生變化從而測(cè)得VEGF濃度來診斷癌癥。四.生物傳感器的展望 目前生物傳感器主要還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，仍需要較長(zhǎng)的一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。比如，大多數(shù)電化學(xué)酶?jìng)鞲衅髦皇菍?duì)單一組分中的污染物具有響應(yīng)，而傳感器應(yīng)用于監(jiān)測(cè)實(shí)際樣品中污染物仍有許多亟待解決的實(shí)際問題。 生物傳感器是一項(xiàng)嶄新的技術(shù)手段，它在發(fā)展中難免會(huì)遇到各種問題，但是它的應(yīng)用前景和自身優(yōu)勢(shì)毋庸置疑。可以預(yù)見，未來的電化學(xué)生物傳感器將實(shí)現(xiàn)功能多樣化、微型化、智能化、集成化等特點(diǎn)。相信隨著大量資金的涌入和多學(xué)科的融入，這些問題都將迎刃而解。
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生物傳感器ppt：第11章生物傳感器ppt課件
第11章生物傳感器ppt課件下載是由PPT寶藏（會(huì)員陳定強(qiáng)上傳推薦的生物課件PPT, 更新時(shí)間為2020-06-13，素材編號(hào)。
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生 物 傳 感 器（biosensor）
目錄
11.1 簡(jiǎn)要介紹
11.2 酶?jìng)鞲衅?br/>11.3 微生物傳感器
11.4 免疫傳感器
11.5 半導(dǎo)體生物傳感器
11.6 生物傳感器應(yīng)用與未來
本章小結(jié)
11.1 簡(jiǎn)要介紹
生物傳感器的發(fā)展史
定義及說明
生物傳感器的基本組成和工作原理
生物傳感器的分類
生物傳感器的固定方法
生物傳感器的特點(diǎn)
生物傳感器的發(fā)展史(1)
最先問世的生物傳感器是酶電極，Clark和Lyons最先提出組成酶電極的設(shè)想。
70年代中期，人們注意到酶電極的壽命一般都比較短，提純的酶價(jià)格也較貴，而各種酶多數(shù)都來自微生物或動(dòng)植物組織，因此自然地就啟發(fā)人們研究酶電極的衍生型：微生物電極、細(xì)胞器電極、動(dòng)植物組織電極以及免疫電極等新型生物傳感器，使生物傳感器的類別增多；
進(jìn)入本世紀(jì)80年代之后，隨著離子敏場(chǎng)效應(yīng)晶體管的不斷完善，于1980年Caras和Janafa率先研制成功可測(cè)定青霉素的酶FET。
生物傳感器發(fā)展的整體劃分:
第一代生物傳感器以將生物成分截留在膜上或結(jié)合在膜上為基礎(chǔ)，這類器件由透析器(膜)、應(yīng)器(膜)和電化學(xué)轉(zhuǎn)換器所組成，其實(shí)驗(yàn)設(shè)備相當(dāng)簡(jiǎn)單。
第二代生物傳感器是指將生物成分直接吸附或共價(jià)結(jié)合在轉(zhuǎn)換器的表面上，從而可略去非活性的基質(zhì)膜。
第三代生物傳感器是把生物成分直接固定在電子元件上，例如FET的柵極上，它可直接感知和放界面物質(zhì)的變化，從而將生物識(shí)別和電信號(hào)處理集合在一起。這種放器可采用差分方式以消除干擾。
生物傳感器定義及說明
生物傳感器利用生物活性物質(zhì)選擇性的識(shí)別和測(cè)定實(shí)現(xiàn)測(cè)量，主要由兩部分組成：一為功能識(shí)別物質(zhì)（分子識(shí)別元件），由其對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行特定識(shí)別；其二是電、光信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置（換能器），由其把被測(cè)物所產(chǎn)生的化學(xué)應(yīng)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘?hào)或光信號(hào)。
生物傳感器的基本組成和工作原理
生物傳感器的基本組成
生物傳感器的工作原理分類
生物傳感器基本構(gòu)成示意圖
生物傳感器的分子識(shí)別元件
生物傳感器的工作原理
生物傳感器的工作原理
將化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)（間接型）
將熱變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（間接型）
將光效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)（間接型）
直按產(chǎn)生電信號(hào)方式（直接型）
化學(xué)物質(zhì)
物理 熱
被測(cè) 化學(xué) （產(chǎn)生 光 ） 電信號(hào)
物質(zhì) 變化 聲
將化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的生物傳感器
將熱變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的生物傳感器
將光效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的生物傳感器
被測(cè)物—— ——h —— ——電信號(hào)
生物傳感器的特點(diǎn)
根據(jù)生物應(yīng)的奇異和多樣性，從理論上講可以制造出測(cè)定所有生物物質(zhì)的多種多樣的生物傳感器；
這類生物傳感器是在無(wú)試劑條件下工作的(緩沖液除外)，比各種傳統(tǒng)的生物學(xué)和化學(xué)分析法操作簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確；
可連續(xù)測(cè)量、聯(lián)機(jī)操作、直接顯示與讀出測(cè)試結(jié)果。
生物傳感器的分類
按分子識(shí)別元件分類
按換能器分類
固定化酶
固定化
微生物 固定化免疫物質(zhì)
固定化細(xì)胞器 生物組織切片
按器件分類
電化學(xué)電極 光學(xué)換能器
介體 半導(dǎo)體
傳遞系統(tǒng) 換能器
熱敏電阻 壓電晶體
生物傳感器的固定方法
夾心法
將生物活性材料封閉在雙層濾膜之間，形象地稱為夾心法。
這種方法的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，不需要任何化學(xué)處理，固定生物量，響應(yīng)速度快，重復(fù)性好。
吸附法
用非水溶性固相載體物理吸附或離子結(jié)合，使蛋白質(zhì)分子固定化的方法。
載體種類較多，如活性炭、高嶺土、硅膠、玻璃、纖維素、離子交換體等。
包埋法
把生物活性材料包埋并固定在高分子聚合物三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)基質(zhì)中。
此方法的特點(diǎn)是一般不產(chǎn)生化學(xué)修飾，對(duì)生物分子活性影響較小；缺點(diǎn)是分子量的底物在凝膠網(wǎng)格內(nèi)擴(kuò)散較固難。
共價(jià)連接法
使生物活性分子通過共價(jià)鍵與固相載體結(jié)合固定的方法。
此方法的特點(diǎn)是結(jié)合牢固，生物活性分子不易脫落，載體不易被生物降解，使用壽命長(zhǎng)；
缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)固定化麻煩，酶活性可能因發(fā)生化學(xué)修飾而降低。
交聯(lián)法
依靠雙功能團(tuán)試劑使蛋白質(zhì)結(jié)合到惰性載體或蛋白質(zhì)分子彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
這種方法廣泛用于酶膜和免疫分子膜制備，操作簡(jiǎn)單。
11.2 酶?jìng)鞲衅?br/>酶?jìng)鞲衅餍盘?hào)變換方式
葡萄糖傳感器
信號(hào)變換方式
(1)電位法
電位法是通過不同離子生成在不同感受體，從測(cè)得膜電位去計(jì)算與酶應(yīng)有關(guān)的各種離子的濃度。一般采用銨離子電極（氨氣電極）、氫離子電極、氧化碳電極等；
(2)電流法
電流法是從與酶應(yīng)有關(guān)的物質(zhì)的電極應(yīng)得到的電流值來計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的方法。電化學(xué)裝置采用的是氧電極。燃料電池型電極和過氧化氫電極等；
葡萄糖傳感器
工作原理
測(cè)量氧消耗量的葡萄糖傳感器
測(cè)Ｈ2Ｏ2生成量的葡萄糖傳感器
工作原理
測(cè)量氧消耗量的葡萄糖傳感器
測(cè)量氧消耗量的葡萄糖傳感器
氧電極構(gòu)成：①由Ｐb陽(yáng)極和Ｐt陰極浸入堿溶液，②陰極表面用氧穿透葡萄糖（基質(zhì)）膜覆蓋[特氟隆，厚約１０μm]
氧電極測(cè)O2原理：利用氧在陰極上首先被還原的特性。溶液中的O2穿過特氟隆膜到達(dá)Pt陰極上，當(dāng)外加一個(gè)直流電壓為氧的極化電壓(如0.7V)時(shí)，則氧分子在Pt陰極上得電子，被還原:其電流值與含O2濃度成比例。
Ｏ2+２Ｈ2Ｏ+４e=======４ＯＨ－
聚四氟乙烯膜（作用）
它避免了電極與被測(cè)液直接相接觸，防止了電極毒化；如電極Pt為開放式，它浸入含蛋白質(zhì)的介質(zhì)中，蛋白質(zhì)會(huì)沉淀在電極表面上從而減小電極有效面積，使電流下降，使傳感器受到毒化。
測(cè)Ｈ2Ｏ2生成量的葡萄糖傳感器
Pt陽(yáng)極
聚四氟乙烯膜（作用）
固相酶膜
半透膜多孔層
半透膜致密層
葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ） 葡萄糖+H2O＋Ｏ２―――――――→葡萄糖酸＋Ｈ２Ｏ２
葡萄糖氧化產(chǎn)生Ｈ２Ｏ２，而Ｈ２Ｏ２通過選擇性透氣膜，在Pt電極上氧化，產(chǎn)生陽(yáng)極電流。葡萄糖含量與電流成正比，由此可測(cè)出葡萄糖溶液濃度。
在Ｐt電極上加0.6V電壓時(shí)，則產(chǎn)生的陽(yáng)極電流為：
11.3 微生物傳感器
分類
好氣性微生物傳感器
厭氣性微生物傳感器
注： 氣→Ｏ２
微生物固定方式及工作原理
好氣性微生物傳感器
微生物的呼吸可用氧電極或二氧化碳
電極來測(cè)定結(jié)構(gòu)
被測(cè) 氧消耗變化 電信號(hào)
物質(zhì) （呼吸技能）
O2電極好氣性微生物傳感器
電解液
O型環(huán)
Pb陰極
聚四氟乙烯
固化微生物膜
尼龍網(wǎng)
Pt陽(yáng)極
O2電極好氣性 微生物傳感器響應(yīng)曲線
厭氣性微生物傳感器
可測(cè)定微生物代謝產(chǎn)物，可用離子選擇電極來測(cè)定
甲酸傳感器 (H2電極厭氣性微生物傳感器)
圓環(huán)
液體連接面
電解液(100mol/m3磷酸緩沖液)
Ag2O2電極(陰極)
Pt電極(陽(yáng)極)
聚四氟乙烯膜
甲酸傳感器原理
將產(chǎn)生氫的酪酸梭狀芽菌固定在低溫膠凍膜上，并把它固定在燃料電池Pt電極上；
當(dāng)傳感器浸入含有甲酸的溶液時(shí)，甲酸通過聚四氟乙烯膜向酪酸梭狀芽菌擴(kuò)散，被資化后產(chǎn)生H2,而H2又穿過Pt電極表面上的聚四氟乙烯膜與Pt電極產(chǎn)生氧化還原應(yīng)而產(chǎn)生電流，此電流與微生物所產(chǎn)生的H2含量成正比，而H2量又與待測(cè)甲酸濃度有關(guān)，因此傳感器能測(cè)定發(fā)酵溶液中的甲酸濃度。
11.4 免疫傳感器
免疫傳感器的工作原理
免疫傳感器的結(jié)構(gòu)
免疫傳感器的工作原理
基本原理是免疫應(yīng)。利用固定化抗體（或抗原）膜與相應(yīng)的抗原（或抗體）的特異應(yīng)，使得生物敏感膜的電位發(fā)生變化。
抗原或抗體一經(jīng)固定于膜上，就形成具有識(shí)別免疫應(yīng)強(qiáng)烈的分子功能性膜。如，抗原在乙酰纖維素膜上進(jìn)行固定化，由于蛋白質(zhì)為雙極性電解質(zhì)，（正負(fù)電極極性隨ＰＨ值而變）所以抗原固定化膜具有表面電荷。其膜電位隨膜電荷要變化。故根據(jù)抗體膜電位的變化，可測(cè)知抗體的附量。
免疫傳感器的結(jié)構(gòu)
11.5 半導(dǎo)體生物傳感器
酶光敏二極管
酶FET
酶光敏二極管
酶光敏二極管由催化發(fā)光應(yīng)的酶和光敏二極管(或晶體管)半導(dǎo)體器件構(gòu)成；
在硅光敏二極管的表面透鏡上涂上一層過氧化氫酶膜，即構(gòu)成了檢測(cè)過氧化氫的酶光敏二極管；
當(dāng)二極管表面接觸到過氧化氫時(shí)，由于過氧化氫酶的催化作用，加速發(fā)光應(yīng)，產(chǎn)生的光子照射到硅光敏二極管pn結(jié)點(diǎn)，從而改變了二極管的導(dǎo)通狀態(tài)。即將發(fā)光效應(yīng)轉(zhuǎn)換成光敏二極管的光電流，從而檢測(cè)出過氧化氫及其濃度小。
酶光敏二極管的結(jié)構(gòu)
酶FET
結(jié)構(gòu)與工作原理
結(jié)構(gòu)：多數(shù)由以有機(jī)物所制作的敏感膜與HFET(氫離子場(chǎng)效應(yīng)管)組成。
制法：去掉FET的柵極金屬，在此處固定生物敏感膜，如氮化硅膜，它易于被離子和水分滲透，而且表面一旦與若干水分溶化在一起時(shí)（稱為水合作用），下式中的電位與氫離子濃度倒數(shù)的對(duì)數(shù)(即PH值)成比例。
11.6 生物傳感器應(yīng)用與未來
應(yīng)用：發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、事
發(fā)展方向：
集成化微型生物傳感器的研究
生物芯片(仿人腦)
仿生傳感器(蝙蝠的超聲波定位、海豚的聲納導(dǎo)航測(cè)距、信鴿的方向識(shí)別、狗的嗅覺)
本章小結(jié)
概念:生物傳感器
問題1:請(qǐng)問生物傳感器有哪些組成部分?
問題2:簡(jiǎn)要說明一下生物傳感器的固定方法，并分別進(jìn)行比較。
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