生物传感器与纳米医学PPT课件

生物传感器的简介：生物传感器的定义
“Biosensor” once refered to any device which responds to chemical species in biological samples or using biological components.
生物传感器的简介：生物传感器的定义
生物传感器与源自文库米医学
一、生物传感器的简介
背景
纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术，在这两者之间存 在着许多技术交叉，其中，纳米生物传感技术将有望成为新兴产 业。 纳米技术主要是针对尺度为1 nm～100 nm之间的分子世界的一门 技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界 的过渡区域，基于此尺寸的系统既非典型的微观系统亦非典型的 宏观系统，因此有着独特的化学性质和物理性质，如表面效应、 微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，呈现出常规材料 不具备的优越性能。纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生 物传感器的灵敏度和其它性能，并促发了新型的生物传感器。因 为具有了亚微米尺寸的换能器、探针或者纳米微系统，生物传感 器的各种性能大幅提高。但纳米生物传感器正处于起步阶段，目 前仍有大量的工作需要进行。
A sensor that integrates a biological element with a physiochemical transducer to produce an electronic signal proportional to a single analyte which is then conveyed to a detector.
生物传感器的简介：生物传感器的工作原理
measures change in mass
measures change in
electric distribution
measures change in
light intensity
measures change in
heat
生物传感器的分类
1．根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五 类：酶传感器（enzymesensor），微生物传感器（ microbialsensor），细胞传感器（organallsensor），组织 传感器（tis-suesensor）和免疫传感器（immunolsensor） 。显而易见，所应用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细 胞器、动植物组织、抗原和抗体。 2．根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有：生 物电极（bioelectrode）传感器，半导体生物传感器（ semiconductbiosensor），光生物传感器（opticalbiosensor ），热生物传感器（calorimetricbiosensor），压电晶体生 物传感器（piezoelectricbiosensor）等，换能器依次为电化 学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。 3．以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分 类有生物亲合型生物传感器（affinitybiosensor）。
生物传感器的简介：生物传感器的结构
第三部分: 监控器
Signals from the transducer are passed to a microprocessor where they are amplified and analyzed.
The data is then converted to concentration units and transferred to a display or/and data storage device.
背景
生物传感器是一类特殊形式的传感器，是由固定化的生物敏感材 料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核 酸等生物活性物质）与适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、 场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工具或系 统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。从而检测多种生命 和化学物质。纳米生物传感器是将纳米材料作为一种新型的生物 传感介质，与传统的传感器相比，具有体积更小、速度更快、而 且精度更高、可靠性更好的优点。 自从1967年第一支葡萄糖传感器诞生以来，生物传感技术已成为 一前沿技术，它是一个由生物、化学、医学、物理、电子技术等 多种学科相互渗透形成的研究领域。生物传感器具有选择性高、 分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，而且可进行在线 甚至活体分析，在临床诊断、环境监测、食品工业等方面得到了 高度重视和广泛应用。
Microorganism Tissue Cell Organelle Nucleic Acid Enzyme Enzyme Component Receptor Antibody
生物传感器的简介：生物传感器的结构
第二部分: 生化传感器
Acts as an interface, measuring the physical change that occurs with the reaction at the bioreceptor then transforming that energy into measurable electrical output.
利用生物物质(如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜、微生物、细胞等)作为 识别元件，将生化反应转变成可定量的物理、化学信号，从而能够进行生命物质和化 学物质检测和监控的装置。
生物传感器的简介：生物传感器的发展历史
1967年S.J.乌普迪克等制出了第一个生物传感器葡萄糖传感
器。将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再 将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传 感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其 对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法 ；高分子载体法；高分子膜结合法。 现已发展了第二代生物传感器（微生物、免疫、酶免疫和细 胞器传感器）。 研制和开发第三代生物传感器，将系统生物技术和电子技术 结合起来的场效应生物传感器，90年代开启了微流控技术， 生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供 了新的技术前景。
生物传感器的简介：生物传感器的结构
Detector
生物传感器的简介：生物传感器的结构
第一部分: 生物物质
The component used to bind the target molecule.
Must be highly specific, stable under storage conditions, and immobilized.