生物感測器

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生物感測器是利用生物要素與物理化學檢測要素組合在一起對被分析物進行檢測的裝置。[1]

生物感測器包括三個部分:

  • 敏感的生物元件(生物材料如生物組織、微生物、細胞器、細胞感受器、酶、抗體、核酸等,生物派生材料或者類生物材料)。這些敏感的生物元件可以通過生物工程來創造。
  • 連接二者的換能器
  • 檢測元件(用如光學、壓電、電化學、溫度或者電磁等物理化學方式工作)

其中最為大眾熟知的商用生物感測器是使血糖生物感測器,它用酶分解血糖。在這個過程中電子轉移到電極上,從而可以測量血糖的濃度。市場對於類似感測器的大量需求大大促進了相關感測器技術的開發。

最近,各種各樣的檢測分子用於許多不同的電子鼻設備,根據檢測器對於物質的不同反應鑒別特定的物質。

礦工們將金絲雀用來監測特定氣體的存在,這樣的金絲雀就可以看作是一個生物感測器。如今許多生物感測器與此類似,它們也是利用生物體檢測有害物質的存在,它們的靈敏度要比我們自己要高很多。這樣的設備可以用於環境檢測或者水處理設施中。

檢測的原理[編輯]

基於表面電漿體共振現象的光學生物感測器是倏逝波技術。這種技術利用了或其它材料表現出來的一種特性——附著於高折射率玻璃表面的金膜能夠吸收雷射,並在金膜表面產生電子波(表面電漿)。只有在特定入射角以及特定入射光線波長才有可能出現這種現象,並且這種現象高度依賴於金膜,這樣將待分析物附著到金膜上的感受器就可以產生可測量的信號。

其它的光學生物感測器主要是基於特定指示器化合物的吸光率或者熒光變化。

壓電感測器利用了壓電晶體的特性,即加上一定的電壓之後晶體會發生彈性變形。在壓電晶體上加上交流電能夠使晶體在特性頻率產生駐波。這個頻率取決於晶體的表面特性,因此如果晶體上附著一層生物識別物質,那麼當被分析目標與感受器解除在一起的時候就帶來共振頻率的變化,從而得到出現待測定物質的信號。

電化學生物感測器通常都是基於酶對於生成離子反應的催化作用。感測器基包括三個電極——一個參比電極、一個 active 電極和一個 sink 電極。

基於溫度或者磁性的生物感測器很少見。

應用[編輯]

各種類型的感測器有許多潛在的應用。在研究與商用領域對於生物感測器的需求主要來自於對於特定目標分子的辨別、生物識別成分的實用性以及在某些場合中優於實驗室技術的可以一次性使用的檢測系統。下面是一些實例:

參考文獻[編輯]

  1. ^ (英文)國際純粹與應用化學聯合會."biosensor".化學術語總目錄 在線版本.