生物传感器物联网PPT课件

1、Outline：第1页/共19页生物传感器是一类特殊的化学传感器，它是以生物活性单元(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。第2页/共19页生物传感器与传统的分析方法相比，具有生物传感器与传统的分析方法相比，具有如下的优点：如下的优点：1）.生物传感器是由选择性好的生物材料构成的分子识别元件，因此一般不需要样品的预处理，样品中的检测组分的分离和检测同时完成，且测定时一般不需加入其它试剂；2）.由于它的体积小，可以实现连续在线监测； 第3页/共19页3）.响应快，样品用量少，

2、且由于敏感材料是固定化的，可以反复多次使用；4）.传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器，便于推广普及。第4页/共19页二、生物传感器分类二、生物传感器分类1 1、根据传感器输出信号的产生、根据传感器输出信号的产生 方式：方式：生物亲和型生物传感器（affinitybiosensoraffinitybiosensor） 代谢型生物传感器催化型生物传感器第5页/共19页根据生物传感器中生物分子识根据生物传感器中生物分子识 别元件上的敏感物质分：别元件上的敏感物质分：酶传感器（enzymesensorenzymesensor） 微生物传感器（microbialsensormicrobialse

3、nsor） 组织传感器（tis-suesensortis-suesensor） 基因传感器细胞传感器（organallsensororganallsensor） 免疫传感器（immunolsensorimmunolsensor）第6页/共19页生物传感器分类示意图生物传感器分类示意图生物传感器按生物分子识别元件敏感物质分类组织传感器固定化微生物微生物传感器固定化酶免疫传感器酶传感器固定化抗体生物组织切片固定化寡链核苷酸生物分子识别元件基因传感器第7页/共19页生物传感器的传感原理生物传感器的传感原理电信号电极、半导体等热敏电阻 光纤、光度计 压电晶体等 表面等离子共振信号转换器生物功能性膜分子

4、识别化学物质 热 光 质量 介电性质 第8页/共19页生物传感器的应用生物传感器的应用1 1、在环境监测中的应用、在环境监测中的应用 环境监测对于环境保护很重要。传统的监测方法有很多缺点：分析速度慢、操作复杂、且需要昂贵仪器，无法进行现场快速监测和连续在线分析。生物传感器的发展和应用为其提供了新的手段。利用环境中的微生物细胞如细菌、酵母、真菌用作识别元件，这些微生物通常可从活性泥状沉积物、河水、瓦砾和土壤中分离出来。第9页/共19页 生物传感器在环境监测中应用最多的是水质分析。例如，在河流中放入特制的传感器及其附件可进行现场监测。一个典型应用是测定生化需氧量BOD。第10页/共19页 传统方法

5、测BOD需5天，且操作复杂。BOD的微生物传感器，只需15min即能测出结果。国内外已研制出许多不同的微生物BOD传感器以及其他用于水污染监测的微生物传感器，如基于重金属离子对微生物新陈代谢的抑制来检测重金属离子污染物。第11页/共19页 大气污染是一个全球性的严重问题，微生物传感器也可监测CO2、NO2、NH3、CH4之类的气体。一种利用噬硫杆菌的微生物传感器被研制出来，噬硫杆菌被固定在两片硝化纤维薄膜之间，当微生物新陈代谢增加时，溶解氧浓度下降，氧电极响应改变，从而测出亚硫酸物含量，具有良好的应用前景。第12页/共19页2.2.用于农药和抗生素残留量的分析用于农药和抗生素残留量的分析 随着

6、科学的发展，不断有新 的农药和抗生素用于农牧业，它们在给人类带来富足的同时，也给人类健康带来了危害。所以对农药和抗生素残留量的测定，各国政府一向都非常重视。第13页/共19页3.3.食品分析食品分析 生物传感器可广泛应用于食品工业生产中，如对食品原料、半成品和产品质量的检测，发酵生产中在线监测等。利用氨基酸氧化酶传感器可测定各种氨基酸（包括谷氨酸、 L-天冬氨酸、L-精氨酸等十几种氨基酸）。可测定食品添加剂甜味剂、酸味剂、抗氧化剂等。 第14页/共19页 3）.生物医药 利用生物工程技术生产药物时，将生物传感器用于生化反应的监视，可以迅速的获取各种数据，有效的加强生物工程产品的质量管理。生物传

7、感器已在癌症药物的研制方面发挥了重要的作用。如将癌症患者的癌细胞取出培养，然后利用生物传感器准确的测试癌细胞对各种致癌药物的反应，经过这种试验就可以快速地筛选出一种最有效的致癌药物。第15页/共19页生物传感器的市场化 1975年，Yellow Springs 仪器公司首次成功地将葡萄糖酶电极市场化。自此以后，生物传感技术的新进展不断的走向市场化应用。1976年，Miles公司将酶电极用于人造胰脏中的血糖监控。最近，VIA医疗公司又研制成功了半连续导管型血糖测定仪。1990年，BIAcore公司将表面等离子共振（surface plasmon resonance，SRP）技术市场化。第16页/共19页 目前，Quantech公司也正准备以SRP技术为基础推出一系列用于诊断早期心肌梗死的仪