知识点21：生物传感器
生物传感器的结构与工作原理：
生物传感器通过被测物质与固定在生物接收器上的敏感元件（生物敏感膜）发生特异性结合，并发生物理、化学反应，产生热焓、离子强度、 pH 值、颜色、质量等参数的变化，以此作为被测信号。
敏感元件：生物传感器的敏感元件具有能够使固定于生物接收器中的生物分子，选择性地与被测物质中的目标成分进行特异性地结合，而不受被测物质中其他物质干扰的性质。固定于生物接收器中的生物分子有酶、抗原、抗体、核酸、细胞、组织、微生物等，这些生物分子通过干燥、固定化等技术被制成生物敏感膜。生物敏感膜是生物传感器的关键元件，直接决定了传感器的功能与性能。
换能器：
1.常见的换能器 :电化学器件、光电器件、热敏器件、声波器件、压敏器件等。
2.生物化学上常用的换能器 : 过氧化氢电极、氢离子电极、二氧化碳电极等。
3.要把光信号转化为电信号，则需要借助 : 光纤、光电倍增管等器件完成。
常见的生物传感器
1.酶生物传感器：由生物酶膜与各种电极（离子选择电极、气敏电极、氧化还原电极等）组合而成WhatsApp网页版，或将生物酶膜直接固定在基体电极上制成的一类生物传感器。工作原理：通过电极把被测物质与各种生物活性酶在化学反应中产生或消耗的物质的量转换成电信号WhatsApp网页版，从而可以选择性地测出某种成分。
2.微生物传感器：也称为微生物电极，属于酶生物传感器的衍生产品。是由经适当方法培养的细菌细胞或经固定化的细胞覆盖于相应的电极表面制成的，它利用细胞中酶对被测物质的水解、氨解、氧化等反应的选择性催化作用，并依据反应的化学计量关系，定量地测出被测物质的相关信息
3.免疫生物传感器：具有分析灵敏度高、特异性强、使用简便、成本低等优势，已广泛应用于临床医学、生物检测、食品工业、环境监测等领域。
4.半导体生物传感器：由半导体器件与生物分子识别元件组成，又称为生物场效应晶体管。其中WhatsApp网页版，酶场效应晶体管是最常见的半导体生物传感器之一。酶场效应晶体管的结构如图 , 采用双栅极结构，一个栅极涂有活性酶膜，作为指示极；另一个栅极涂有非活性酶膜或清蛋白膜，作为参照极。
生物传感器的应用
在食品加工中的应用：
1.食 品 成 分 的 测 定 分 析
2.食 品 添 加 剂 含 量 的 测 定 分 析
3.有 害 毒 物 含 量 及 食 品 鲜 度 等 的 测 定 分 析
在医学中的应用：
疾病诊断：可利用与神经退行性疾病以及几种不同类型癌症相关的特定分子在与谷胱甘肽 S- 转移酶接触时发生反应的工作原理，实现疾病的诊断。
病毒检测：病毒检测是生物传感器的重要应用方向。新型的纳米生物传感器可以在 2 ～ 3 h 内检测到各种不同的病毒。
D N A突变检测：可以帮助医生从DNA 、 RNA 、蛋白质及其相互作用中了解疾病的发生、发展过程，有助于及时对疾病进行诊断和治疗。
在环境监测中的应用：
水质监测：生化需氧量（ BOD ）是衡量有机物对水质污染的重要指标。新型 BOD 生物传感器不仅能满足实际检测的要求，还具有快速、灵敏等特点。
大气质量监测：生物传感器可以监测大气中的 CO2 、 NO 、NH3 、 CH4 等气体的浓度。