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生物传感器的结构及工作原理
来源:www.bio-sensor1.org 发布时间:2014-05-16
IUPAC(国际纯粹与应用联合会)对生物传感器的定义是:生物传感器是一个独立的集成器件,能够使用生物识别元素(生化受体)在空间上与传感器直接接触,从而提供定量或半定量的分析信息。分析法由于其操作复杂、周期长,不能满足各种实际应用需要。20世纪60年代,由于酶分析法的专一性强、灵敏度高、操作方便等优点开始取代一些分析方法。
1962年Clark教授首次提出了酶传感器的概念,1975年SpringsInstruments制作了批商业化的生物传感器。传统酶电极的制作方法繁琐、成本昂贵、不适宜大规模商业化生产。1984年,英国学者Cass等人建立了介体酶电极方法,以戊二醛为介体取代分子氧作为酶促反应的电子受体,以此为基础,1987年美国MediSene公司开发出印刷酶电极,用于血糖检测。这标志着电子印刷技术应用于规模生产生物传感器成为可能。
生物传感器逐步应用于我们生活的许多领域,包括发酵工程、医学诊断、制药工程、食品工程、环境监测等。对生物传感器的制作工艺也进行了更为广泛的探索,其中印刷电子技术被认为是工业化规模生产生物传感器的优选技术路线之一。目前,约50%的一次性葡萄糖传感器采用丝网印刷技术生产。
生物传感器由3部分组成:能与目标分析物形成敏感和特定交互作用的受体;用于检测和量化目标分析物和受体特殊相互作用的换能器;用于连接受体和换能器的界面层。依据不同的技术方法可以对生物传感器进行不同分类。依据生物传感器的结构不同,可以将生物传感器主要分为电生物传感器和半导体生物传感器。用于检测H2O2的电生物传感器通过将酶固定在金属电极上制作而成。电生物传感器和半导体生物传感器的区别是,前者通过在导电电极基底上进行生物识别组分的修饰制作而成,后者则是通过在场效应晶体管基底上修饰生物识别组分制作而成。
生物传感器的传感机理是基于生物识别组分和目标分子之间相互作用时电荷转移实现的。转移的电荷会通过导电介质传输到换能器并被转换为可以识别的信号,研究呈快速发展态势,而喷墨印刷技术的应用则相对缓慢,这是由于喷墨印刷技术对功能油墨的性能要求很高,其技术特点更适于个性、现场和小批量的制作。 上一条: 印刷电子制作生物传感器使用的油墨 下一条: 生物传感器的优点
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