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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:89
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生物傳感器 biosensor Outline: 一、what is biosensor? 對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測的儀器 是由固定化的生物敏感材料作識別元件與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器及信號放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng) 三、生物傳感器結(jié)構(gòu)和原理 生物傳感器的選擇性取決于它的生物敏感元件,而生物傳感器的其他性能則和它的整體組成有關(guān)。 2、生物傳感器與傳統(tǒng)的分析方法相比,具有如下的優(yōu)點(diǎn): 1).生物傳感器是由選擇性好的生物材料構(gòu)成的分子識別元件,因此一般不需要樣品的預(yù)處理,樣品中的檢測組分的分離和檢測同時(shí)完成,且測定時(shí)一般不需加入其它試劑; 2).由于它的體積小,可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測; 3).響應(yīng)快,樣品用量少,且由于敏感材料是固定化的,可以反復(fù)多次使用; 4).傳感器連同測定儀的成本遠(yuǎn)低于大型的分析儀器,便于推廣普及。 生物傳感器分類示意圖 四、生物傳感器中的信 號轉(zhuǎn)換器 1.電化學(xué)型信號轉(zhuǎn)換器 電化學(xué)電極(固體電極、離子選擇性電極、氣敏電極等)作為信號轉(zhuǎn)換器已廣泛用于酶傳感器、微生物傳感器及其他類型的生物傳感器中。化學(xué)反應(yīng)與電荷變化密切相關(guān),將待測物質(zhì)以適當(dāng)形式置于電化學(xué)反應(yīng)池,測量其電化學(xué)性質(zhì)(如電位、電流和電容等)變化可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)含量的測定。 3.熱敏電阻型信號轉(zhuǎn)換器 熱敏電阻是由鐵、鎳、鈷、鈦等金屬氧化物構(gòu)成的半導(dǎo)體。從外形上分類有珠型、片型、棒型、厚膜型、薄膜型與觸點(diǎn)型等。凡有生物體反應(yīng)的地方,大都可觀察到放熱或吸熱反應(yīng)的熱量變化(焓變化)。 6.表面等離子體共振型信號轉(zhuǎn)換器surface plasmon resonance,SPR 6.1結(jié)構(gòu)與原理 在SPR中,光入射在金屬薄膜上,產(chǎn)生衰減場。如果在金屬薄膜一側(cè)加上一層待測物質(zhì),試樣與金屬薄膜的偶聯(lián)影響了結(jié)構(gòu)的折射率,從而影響了反射光、衰減波以及等離子體共振。電磁場沿著金屬表面?zhèn)鞑ィ渌p場按指數(shù)規(guī)律衰減。 SPR傳感器的敏感機(jī)制有兩種:一是SPR的電磁場效應(yīng);二是生物大分子相互作用對介電性質(zhì)的影響。傳感器原理示意如下 6.2特點(diǎn)與應(yīng)用 SPR傳感系統(tǒng)使用面非常廣。在微生物檢測、藥物篩選、血液分析、DNA分析、抗原/抗體分析、有毒氣體檢測等方面都有不俗的表現(xiàn),對于環(huán)境污染的控制、醫(yī)學(xué)診斷、食品及藥物檢測、工業(yè)遙感等方面將是有力的工具。 SPR型傳感器的發(fā)展趨勢:微型化,即在敏感元件上集成更多的器件;多組分同時(shí)測定,同一敏感器件可以測量不同的生化成分,一方面提高儀器的使用效率,另一方面也完善了SPR測量機(jī)理,這一要求也是對于通用生化分析儀器的共同要求; SPR型傳感器呈現(xiàn)多元化發(fā)展,不同的場合對于SPR儀器性能要求也不同,在微電子技術(shù)、光纖技術(shù)、生物膜技術(shù)的支持下,各種SPR型傳感器將被開發(fā)出來。 生物傳感器的發(fā)展趨勢 發(fā)展生物傳感器最初的目的是為了利用生化反應(yīng)的專一性,高選擇性的分析目標(biāo)物。但是,由于生物單元的引入,生物結(jié)構(gòu)固有的不穩(wěn)定性、易變性,生物傳感器實(shí)用化還存在著不少問題。因此,人們作出了一些努力與設(shè)想來提高生物傳感器的性能。 (1)選擇性 主要可從兩方面提高生物傳感器的選擇性:改善生物單元與信號轉(zhuǎn)換器之間的聯(lián)系以減少干擾;選擇、設(shè)計(jì)新的活性單元以增加其對目標(biāo)分子的親和力。如在酶電極中加入介體或?qū)γ高M(jìn)行化學(xué)修飾可以提高這類電極的選擇性,其中介體或用于修飾的物質(zhì)大都具有一定的電子運(yùn)載能力。 在此啟發(fā)下,一些研究者設(shè)想將酶活性中心與換能器之間用一些分子導(dǎo)線通過自組裝技術(shù)連接起來以消除電化學(xué)干擾。 目前,雜環(huán)芳烴的低聚物是研究的熱點(diǎn),它們極有可能成為這一設(shè)想的突破口。另外,隨著計(jì)算化學(xué)的發(fā)展,更精確地模擬、計(jì)算生物分子之間的結(jié)合作用已經(jīng)成為可能。在此基礎(chǔ)上就可根據(jù)目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)、篩選出選擇性和活性更高的敏感基元。 (2)穩(wěn)定性 為了克服生物單元結(jié)構(gòu)的易變性,增加其穩(wěn)定性,最常用的手段是采用對生物單元具有穩(wěn)定作用的介質(zhì)、固定劑。研究表明用合適的溶膠-凝膠作為生物單元的固定劑應(yīng)用于酶光極,可以大大提高生物單元的穩(wěn)定性。但就目前的技術(shù)水平而言,很多生物單元的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。這種情況下尋求生物酶模擬技術(shù)的幫助是一種值得嘗試的途徑。 (3)靈敏度 對于一些特定的分析對象已發(fā)展了一些能大幅度降低檢測限的技術(shù)。如Turner等人研制的一種以DNA為敏感源的傳感器,利用液晶分散技術(shù)將DNA聚陽離子配合物固定在換能器上,所有能影響DNA分子間交聯(lián)度的化學(xué)和物理因素均能被靈敏地捕獲,并反映為一個(gè)強(qiáng)的、具有“指紋”結(jié)構(gòu)的園二色譜吸收峰。在用DNA-魚精蛋白配合物測量胰蛋白時(shí)檢測限低至10-14mol/L
生物傳感器技術(shù)及其應(yīng)用;一 生物傳感器技術(shù)簡介
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
;
隨著生物技術(shù)的發(fā)展,生物檢測技術(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)簡介;生物傳感器的分類及原理; 生物識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)變成可方便測量的信號,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)境檢測中的應(yīng)用;在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用; 前景;謝謝!
PPT內(nèi)容
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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,以電勢或電流為特征檢測信號的傳感器。種類:原理:在利用生物傳感器進(jìn)行物質(zhì)檢測時(shí), 待測物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料, 經(jīng)分子識別, 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, 再經(jīng)2次儀表放大并輸出, 便可知道待測物濃度。二.電化學(xué)生物傳感器的信號轉(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特定的陽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)酶傳感器酶電極電化學(xué)電極頂端緊貼一層酶膜酶的固定化技術(shù)酶傳感器應(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),用于定量測定。酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA) 測量時(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D-Dimer濃度應(yīng)用于臨床試驗(yàn)。檢測到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B型肝炎抗原。檢測濃度范圍為4-800 ng/ml,檢測限達(dá)1.3 ng/ml。此方法比常規(guī)檢測更加直接,快速,簡單。(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)酶傳感器只是對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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《電化學(xué)生物傳感器ppt》是由用戶ANd GOlD于2019-08-29上傳,屬于化學(xué)課件PPT。
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。
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生 物 傳 感 器(biosensor)
目錄
11.1 簡要介紹
11.2 酶傳感器
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,從而將生物識別和電信號處理集合在一起。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)選擇性的識別和測定實(shí)現(xiàn)測量,主要由兩部分組成:一為功能識別物質(zhì)(分子識別元件),由其對被測物質(zhì)進(jìn)行特定識別;其二是電、光信號轉(zhuǎn)換裝置(換能器),由其把被測物所產(chǎn)生的化學(xué)應(yīng)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘柣蚬庑盘枴?br/>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(間接型)
將熱變化轉(zhuǎn)換為電信號(間接型)
將光效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ㄩg接型)
直按產(chǎn)生電信號方式(直接型)
化學(xué)物質(zhì)
物理 熱
被測 化學(xué) (產(chǎn)生 光 ) 電信號
物質(zhì) 變化 聲
將化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成電信號的生物傳感器
將熱變化轉(zhuǎn)換為電信號的生物傳感器
將光效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕纳飩鞲衅?br/>被測物—— ——h —— ——電信號
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)分析法操作簡便、快速、準(zhǔn)確;
可連續(xù)測量、聯(lián)機(jī)操作、直接顯示與讀出測試結(jié)果。
生物傳感器的分類
按分子識別元件分類
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;
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,操作簡單。
11.2 酶傳感器
酶傳感器信號變換方式
葡萄糖傳感器
信號變換方式
(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
測量氧消耗量的葡萄糖傳感器
測H2O2生成量的葡萄糖傳感器
工作原理
測量氧消耗量的葡萄糖傳感器
測量氧消耗量的葡萄糖傳感器
氧電極構(gòu)成:①由Pb陽極和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H2O2生成量的葡萄糖傳感器
Pt陽極
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)生陽極電流。葡萄糖含量與電流成正比,由此可測出葡萄糖溶液濃度。
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
電極來測定結(jié)構(gòu)
被測 氧消耗變化 電信號
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
可測定微生物代謝產(chǎn)物,可用離子選擇電極來測定
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量又與待測甲酸濃度有關(guān),因此傳感器能測定發(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)航測距、信鴿的方向識別、狗的嗅覺)
本章小結(jié)
概念:生物傳感器
問題1:請問生物傳感器有哪些組成部分?
問題2:簡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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