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1、虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 第第1212章章 生物传感器 2019/11/41 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 生物传感器生物传感器 （biosensors)biosensors) n生物传感器的概述 n生物传感器的基本
2、组成和工作原理 n生物传感器的分类及特点 n生物敏感材料的固定化技术 n几种主要的生物传感器 2019/11/42 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 手掌型葡萄糖手掌型葡萄糖(glucose)(glucose)分析仪分析仪 超高通量DNA测序仪 自主研发的光子晶体微球封 装（a）及检测装置（b） 3 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。
3、那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 2019/11/44 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 n n 一、生物传感器的概述一、生物传感器的概述 n n 生物传感器利用生物活性物质选择性的识别和测定各生物传感器利用生物活性物质选择性的识别和测定各 种生物化学物质的传感器。种生物化学物质的传感器。 1 1、生物传感器的定义、生物传感器的定义 基于
4、ZnO量子点的夹心免疫法传感器 检测CEA的竞争型型凝集素传感器 2019/11/45 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 oo 对特定种类化学物质或生物活性物质对特定种类化学物质或生物活性物质具有选择性和可逆响应具有选择性和可逆响应。 主要由两大部分组成：主要由两大部分组成： 一是一是功能识别物质功能识别物质（分子识别元件分子识别元件），由其对被），由其对被 测物质进行特定识别；测物质进行特定识别； 二是二是电
5、、光信号转换装置电、光信号转换装置（换能器换能器），由其把被），由其把被 测物所产生的化学反应转换成便于传输的电信号或光测物所产生的化学反应转换成便于传输的电信号或光 信号。信号。 2019/11/46 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 2.2.生物传感器的发展史生物传感器的发展史 年代年代 特点特点 研究内容研究内容 6060 生物传感器初期 酶电极 7070发展时期 微生物传感器，免疫传 感器，细胞类脂质传
6、感 器，组织传感器，生物 亲和传感器 8080 进入生物电子学传 感器时期 酶FET 酶光二极管 本世纪：进入纳米生物传感器时期本世纪：进入纳米生物传感器时期 2019/11/47 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 从整体划分: n n 第一代生物传感器第一代生物传感器以将生物成分截留在膜上或结合在膜 上为基础，这类器件由透析器透析器( (膜膜) )、反应器、反应器( (膜膜) )和电化和电化 学转换器学转换器
7、所组成，其实验设备相当简单。 n n 第二代生物传感器第二代生物传感器是指将生物成分直接吸附或共价结合 在转换器的表面上，从而可略去非活性的基质膜。 n n 第三代生物传感器第三代生物传感器是把生物成分直接固定在电子元件上 ，例如FET的栅极上，它可直接感知和放大界面物质的 变化，从而将生物识别和电信号处理集合在一起。这种 放大器可采用差分方式以消除干扰。 2019/11/48 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。
8、 目前国内外得到广泛应用的生物传感器主要包括：目前国内外得到广泛应用的生物传感器主要包括： 1 1、测定水质的测定水质的BODBOD分析仪分析仪、在市场上有以日本和德国、在市场上有以日本和德国 为代表产品供应。为代表产品供应。 2 2、采用丝网印刷和微电子技术的、采用丝网印刷和微电子技术的手掌型血糖分析器手掌型血糖分析器， 已形成规模化生产，已形成规模化生产，年销售量约为十亿美元年销售量约为十亿美元； 3 3、固定化酶传感分析仪固定化酶传感分析仪：国外以美国的：国外以美国的YSIYSI公司和德公司和德 国国BSTBST公司为代表，都有系列分析仪产品，它们主要公司为代表，都有系列分析仪产品，它们
9、主要 用于环境监测和食品分析，国内到目前为主只有山用于环境监测和食品分析，国内到目前为主只有山 东省科学院生物研究所的系列化产品在市场得到应东省科学院生物研究所的系列化产品在市场得到应 用。用。 4 4、SPRSPR生物传感器生物传感器，在日、美、德、瑞典等国得到了，在日、美、德、瑞典等国得到了 开发和初步应用。开发和初步应用。 极大多数同类其它研究还都处在探索性阶段极大多数同类其它研究还都处在探索性阶段 2019/11/49 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动
10、不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 德国研发的环境废水BOD分析仪 2019/11/410 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 SBA-50SBA-50型单电极生物传感分析仪，是型单电极生物传感分析仪，是SBA-30SBA-30型型 乳酸分析仪的更新换代产品乳酸分析仪的更新换代产品 2019/11/411 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病
11、等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 SBA-40CSBA-40C生物传感分析仪能分析仪生物传感分析仪能分析仪 2019/11/412 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 发酵罐发酵罐 主机主机 计算机计算机 SBA-60型生物传感在线分析系统，为发酵自动 控制提供了新的基础平台 2019/11/413 虽然我国人民的健康水
12、平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 SBA-70SBA-70型血糖乳酸自动分析仪型血糖乳酸自动分析仪 2019/11/414 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 在我国发酵工厂普及应用的SBA-40型 谷氨酸-葡萄糖双功能分析仪 工厂发酵车间化验 员正
13、在分析样品 2019/11/415 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 二、生物传感器的基本组成和工作原理二、生物传感器的基本组成和工作原理 信号转换器信号转换器 分子识别元分子识别元 件（生物敏件（生物敏 感膜）感膜） 待测物待测物 1 1、基本组成、基本组成 生物传感器基本构成示意图生物传感器基本构成示意图 生物敏感膜、物理或化学转换器 2019/11/416 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑
14、血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 （1）生物敏感膜（分子识别元件） 由生物活性材料作为敏感基元构成。 酶、蛋白质、抗体、抗原、细胞 、生物组织、DNA等 酶 (Enzyme) 抗体(Antibody) DNA 具有高度的具有高度的选择性和敏感性选择性和敏感性 2019/11/417 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食
15、不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 几种主要的生物活性材料及反应 A A、酶及酶促反应、酶及酶促反应 B B、抗原与抗体及免疫反应、抗原与抗体及免疫反应 C C、微生物及微生物反应、微生物及微生物反应 D D、受体及受体配体结合反应、受体及受体配体结合反应 合成分子识别材料：合成分子识别材料： 2019/11/418 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 生物敏感膜生物敏感膜生物活性材料生物活性材料 酶膜 全
16、细胞膜 组织膜 细胞器膜 免疫功能膜 各类酶类 细菌，真菌，动植物细胞 动植物组织切片 线粒体，叶绿体 抗体，抗原，酶标抗原等 生物敏感膜按生物敏感膜按所选材料所选材料不同分类不同分类： 2019/11/419 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 生物敏感膜按其生物敏感膜按其分子识别原理分子识别原理可分为三种不同类可分为三种不同类 型：型： A A、基于生物、基于生物催化反应催化反应的生物敏感膜的生物敏感膜 B B、基于生物、基于生物吸附吸附的生物敏感膜的生物敏感膜 C C、基于、基于天然生物膜天然生物膜和和人工生物膜人工生物膜的生物敏感膜的生物敏感膜 2019/11/420 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有
