生物传感器是什么东东?

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生物传感器，简单定义就是将生物敏感物质的浓度转换为电信号的一种检测仪器。这些生物敏感物质包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质。通常转换成电信号需要适当的理化换能器，比如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等。同时，还需要将信号放大的装置和对应的分析工具和系统。所有这些元件组合起来才能成为标准化的生物传感器。

　　生物传感器的应用范围已经涉及医疗诊断、食品毒性检测、农业检测、工业过程控制和环境污染控制等方面。其中，医疗诊断是目前最流行的应用领域，而医疗诊断中即时检测是生物传感器应用最多的领域。

美国知名时尚品牌ralphlauren和加拿大初创公司omsignal合作研发出来一种带有生物传感器的智能短袖衬衣。这种智能衣物能够通过生物传感器和移动技术收集用户的运动和方向数据，数据上传到云端进行分析处理，最终通过手机app实现用户端的可视化信息统计。

　　穿戴设备产品在消费者市场热捧下，生物传感器的跨界应用会推动消费者慢慢地接受更多的穿戴产品“侵入”。

　　传感器的跨界应用，对生物传感器的需求能做到无缝切入，将是未来的趋势。笔者预测，十年内“即时检测”的潮流会到来。生物传感器的物理形态和应用情景将实现个性化。

　　未来十年，生物传感器的发展不再是像智能手表或者健身手环那样，而是通过3d打印技术实现个性化的需求。

　　美国研究人员宣布开发出一种3d打印的可植入血压传感器装置。美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家创造了一个纳米级别的“模孔蛋白”，这种碳纳米管能在体内用于运输药物，作为新型的生物传感器和dna测序的应用基础。梅奥诊所和无线传感器公司gentag日前也宣布，双方计划开发一次性的无线可穿戴贴片传感器，面积只有药膏般大小，能和智能手机整合进行糖尿病、肥胖症和相关疾病的监控。

　　在生物传感器整合3d技术和纳米技术的推动下，更多的穿戴设备将被重新定义，不仅在物理形态上，而且在和人类身体无缝对接上面，更是带给我们无限的想象空间。

生物传感器由分子识别部分（敏感元件）和转换部分（换能器）构成：

以分子识别部分去识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分是生物传感器选择性测定的基础。主要有酶、抗体、核酸、DNA、细胞受体和完整细胞等。

把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器（传感器），主要有电化学器件、光学器件、热敏器件、声波器件、压敏器件等。

各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器（传感器），二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。

生物传感器实现以下三个功能：

感受：提取出动植物发挥感知作用的生物材料，包括：生物组织、微生物、细胞器、酶、抗体、抗原、核酸、DNA等。实现生物材料或类生物材料的批量生产，反复利用，降低检测的难度和成本。

观察：将生物材料感受到的持续、有规律的信息转换为人们可以理解的信息。

反应：将信息通过光学、压电、电化学、温度、电磁等方式展示给人们，为人们的决策提供依据。

生物传感器的分类

根据生物传感器中的分子识别元件和换能器（信号转换器）的不同，可以从这两个方面对生物传感器分类：

按分子识别元件分：

酶传感器、微生物传感器、细胞器传感器、组织传感器、免疫传感器。

酶传感器

是由酶催化剂和电化学器件构成的。由于酶是蛋白质组成的生物催化剂，能催化许多生物化学反应，生物细胞的复杂代谢就是由于成千上万的酶控制的。酶的催化效率极高，而且具有高度专一性，即能对待测生物量（底物）进行选择性催化，并且有化学放大作用。因此利用酶的特性可以制造出高灵敏度、选择性好的传感器。

微生物传感器

用微生物作为分子识别元件。与酶相比，微生物更经济、耐久性也好。

免疫传感器的基本原理是免疫反应。 利用抗体能识别抗原结合的功能的生物传感器称为免疫传感器。

生物组织传感器

是以活的动植物组织细胞切片作为识别元件，并与相应的变换元件构成的传感器。

生物组织传感器具有如下一些特点：

1） 生物组织含有丰富的酶类，这些酶在适宜的自然环境中，可以得到相当稳定的酶活性，许多组织传感器工作寿命比相应的酶传感器寿命长很多；

2） 在所需要的酶难以提纯时，直接利用生物组织可以得到足够高的酶活性；

3） 组织识别元件制作简便，一般不需要采用固定化技术。

细胞器电极传感器

是利用动植物细胞器作为敏感元件的传感器。细胞器是指存在于细胞内的被膜包围起来的微小“器官”，如线粒体、微粒体、溶酶体、过氧化氢体、叶绿体、氢化酶颗粒、磁粒体等等。

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