用自制生物传感器检测葡萄糖 2/5 - 什么是生物传感器？

什么是生物传感器？

生物传感器利用生物识别元件将化学信号转换为电信号。图 1 举例说明了这一非常普遍的概念。

这种转换可以通过许多不同的方式实现。生物识别元素可以是酶，也可以是免疫系统的一部分。酶是一种生物催化剂。它能加快反应速度，或在给定条件下使反应成为可能；此外，酶对某些反应具有很强的选择性，只能转换特定的物质或物质群。哺乳动物等复杂生物的免疫系统会产生抗体，作为对来自体外的生物物质的反应。抗体与这些生物物质特异性结合。生物传感器的传感器元件将识别元件上的反应转换成电信号。一种非常常见的方法是使用电极作为换能器。自由扩散的氧化还原介质能够将电子从氧化还原酶传输到电极，从而与电极一起形成换能器。

商用生物传感器

虽然自由扩散介质与自由扩散酶的组合可在小范围内使用，但它们并不适合商业化的生物传感器。介质和酶会被冲走，传感器只能使用一次，而且只能在小范围内使用。

更好的系统是固定生物识别元件。如果需要中介剂，也应将其固定。固定生物识别元件的方式必须能保持酶、抗体等的活性。如果蛋白质因固定而失去结构，或者底物从体到酶的通道受阻，传感器就无法工作。根据传感系统的不同，在设计生物传感器时还必须考虑介质、酶反应产物以及反离子的移动。

另请参阅 "生物传感器"一章。