生物檢測----生物傳感器生物傳感器

Biosensor

生物傳感器是對生物物質敏感并將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。具有接受器與轉換器的功能。生物傳感器的基本結構共同的結構：一種或數種相關生物活性材料（生物膜---生物分子識別元件

）能把生物活性表達的信號轉換為電信號的物理或化學換能器（傳感器）二者組合在一起，用現代微電子和自動化儀表技術進行生物信號的再加工，構成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。

生物傳感器的特點酶膜、線粒體電子傳遞系統(tǒng)粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗體膜等對生物物質的分子結構具有選擇性識別功能

，只對特定反應起催化活化作用，因此生物傳感器具有非常高的選擇性。缺點是生物固化膜不穩(wěn)定。生物傳感器分類根據生物傳感器中分子識別元件不同可分為5類：酶傳感器（enzymesensor）微生物傳感器（microbialsensor）細胞傳感器（organallsensor）組織傳感器（tis-suesensor）免疫傳感器（immunolsensor）顯而易見，所應用的敏感材料依次為酶、微生物個體、細胞器、動植物組織、抗原和抗體。應用---BOD生物傳感器

常規(guī)的BOD測定需要4d的培養(yǎng)期。它操作復雜、耗時耗力且干擾性大，不宜現場監(jiān)測。BOD生物傳感器將微生物（絲孢酵母Trichosporoncutaneum）吸附在多孔膜上，將帶有菌體的多孔膜再置于氧電極的Teflon膜上，水中有機化合物透過多孔性膜被固定化的微生物所利用，而耗氧。檢測時間只需幾分鐘至半小時。BOD生物傳感器

和傳統(tǒng)的BOD培養(yǎng)裝置應用及原理測量氨、硝酸鹽、硫化物、磷酸鹽等物質濃度的微生物傳感器工作原理多是用適合的微生物電極與氧電極組成，利用微生物的同化作用耗氧，通過測量氧電極電流的變化量來測量氧氣的減少量，從而達到測量底物濃度的目的。生物芯片技術生物芯片的概念

對于生物芯片，人們可能不像對計算機微處理器——半導體芯片那樣熟悉。什么是生物芯片呢？一般說來，生物芯片就是在一塊厘米見方的玻璃片、硅片、塑料膜等材料上，通過特殊的表面化學處理連接上相關的生物分子，經過特殊設計的生物化學反應，然后由專用的儀器收集檢測信號，再用計算機分析數據結果。生物芯片的概念主要是指通過微加工技術和微電子技術在固格體芯片表面構建的微型生物化學分析系統(tǒng)，以實現對細胞、蛋白質、DNA以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測。生物芯片是微電子學、化學、物理學、信息學和生物學相互交叉形成的一項高新技術。生物芯片的結構生物芯片的模樣五花八門有的和計算機芯片一樣規(guī)矩、方正有的是在透明的玻璃或塑料上面點上排排微米級圓點或劃了一條條的蛇形細槽，還有的是由一些不同形狀頭發(fā)粗細的管道和針孔大小的腔體，不同結構的微型電子、機械器件緊密排列在一起形成的。

生物芯片的結構把硅片或玻片與生命材料相結合制成的生物芯片是第三或第四代的生物傳感器。其實質是在面積很小的基質表面有序列地（點間距＜500um）點陣排列大量固定于一定位置的可尋址的識別分子。芯片分析實際上是傳感器分析的組合，芯片中的每一個單元微點都是一個傳感器的探頭。與半導體芯片的異同都使用了微加工、光學、光刻等類似技術，都把龐大的系統(tǒng)進行了縮微，最后輸出的信號都是數字信號。與半導體芯片的異同不同點:1.輸入的信號不一樣。半導體芯片很怕水，接觸到水溶液就會短路，而生物芯片恰恰要分析液體，輸入其中的可能是血液、尿液等體液，不會出現短路現象；2.半導體芯片是永久性固定使用，而生物芯片是一次性使用，并伴隨著相應的生物化學反應；3.從材料上來說，半導體芯片以硅為基本材料，而制備生物芯片使用的材料則比較廣泛，除了硅，還可以使用玻璃、塑料等其他材料。生物芯片的特點生物芯片的主要特點是高通量、微型化和自動化。芯片上集成的成千上萬的密集排列的分子微陣列，能夠在短時間內分析大量的生物分子，使人們快速準確地獲取樣品中的生物信息，效率是傳統(tǒng)檢測手段的成百上千倍。用于DNA分析的生物芯片固態(tài)芯片和液態(tài)芯片生物芯片的分類通常的生物化學反應過程包括三步：樣品的制備、生化反應、結果的檢測和分析常見的生物芯片三類：第一類為微陣列芯片，包括基因芯片、蛋白芯片、細胞芯片和組織芯片；第二類為微流控芯片，包括各類樣品制備芯片、聚合酶鏈反應（PCR）芯片、毛細管電泳芯片和色譜芯片等；第三類為以生物芯片為基礎的集成化分析系統(tǒng)，也叫芯片實驗室。

芯片實驗室是生物芯片技術的最高境界通過微細加工工藝制作，由加熱器、微泵、微閥、微流量控制器、微電極、電子化學和電子發(fā)光探測器等集成可以完成諸如樣品制備、試劑輸送、生化反應、結果檢測、信息處理和傳遞等一系列復雜工作生物芯片在環(huán)境科學中的應用環(huán)境毒理學與毒理芯片環(huán)境化學污染與免疫芯片環(huán)境生物污染與基因芯片環(huán)境蛋白質組學與生物質譜芯片環(huán)境基因組學與基因芯片

參考文獻何星月等，生物傳感器在水污染監(jiān)測中的應用，微納電子技術，2002年第9期；胡永雋等，生物芯片技術及其在水體環(huán)境生物監(jiān)測中的應用，生態(tài)學雜志，2005年第10期；高志賢，環(huán)境科學與生物芯片，科學出版社，2005.9.課堂測試題水污染生物監(jiān)測的原理？與常規(guī)理化檢測比較有什