什么是生物传感器:类型及其应用

第一个生物传感器是由美国生物化学家L。L克拉克”。这种生物传感器用于测量血液中的氧气,这种传感器中使用的电极被命名为克拉克电极或氧电极。然后,在氧电极上分层一种含有葡萄糖氧化酶的凝胶来计算血糖。相应地,酶脲酶被用于一种电极,这种电极是专门为NH4++离子发明的,用于计算人体液体(如尿液和血液)中的尿素。市场上有三代生物传感器可供选择。在第一类生物传感器中,产品的反应扩散到传感器上并引起电反应。188bet在线体育在第二种类型中,传感器涉及传感器和响应之间的特定介质,以产生更好的响应。在第三种类型中,反应本身引起反应,没有介质直接参与。本文介绍了一种新型的生物传感器生物传感器的工作,不同的类型及其应用。

什么是生物传感器?

生物传感器可以定义为一种分析设备,它包括传感器系统和传感器等生物检测元件的组合。与现有的任何其他诊断设备相比,这些传感器在选择性和灵敏度方面都是先进的。这生物传感器的应用主要包括农业领域以及食品行业的生态污染控制。生物传感器的主要特点是稳定性、成本、灵敏度和再现性。


生物传感器的简称是生物传感器。在这种传感器中,生物元件可能是酶、核酸或抗体。生物元件通过被检查的分析物进行通信&生物回复可以通过换能器变成电信号。188bet在线体育根据应用的不同,生物传感器分为谐振镜、免疫、化学金丝雀、光电、生物计算机、血糖仪和生物芯片等。

生物传感器的主要组成部分

框图生物传感器包括三个部分,即传感器、传感器和伴生电子。在第一部分中,传感器是一个响应性生物部分,第二部分是检测器部分,它改变来自分析物接触的结果信号,并且对于结果,它以一种可访问的方式显示。最后一部分包括放大器,它被称为信号调理电路,显示单元以及处理器。

生物传感器的主要组成部分
图像源码

生物传感器的工作原理

通常,通过一些通常的方法失活特定酶或优选的生物材料,并且失活的生物材料与换能器接近接触。分析物连接到生物物体以形状透明的分析物,其又提供了可以计算的电子反应。在一些实例中,分析物改变为可以连接到气体,热,电子离子或氢离子的放电的装置。在这方面,换能器可以改变所连接的设备,将其转换为可以改变和计算的电信号。188bet在线体育

生物传感器的工作

换能器的188bet在线体育电信号通常较低,并覆盖在相当高的基线上。一般来说,信号处理包括从没有任何生物催化剂覆盖的相关传感器获得的位置基线信号。


生物传感器反应的相对缓慢的性质显着减轻了电噪声过滤问题。188bet在线体育在这个阶段,直接输出将是模拟信号,但它被改变为数字形式并被接受一个微处理器阶段进展信息,影响到优选单位,以及数据存储的O / P。

例子

在讨论不同类型的生物传感器及其用途之前,我们必须先讨论这个生物传感器的简单例子,比如血糖仪。这在不同的医疗应用中使用最频繁。我们知道糖尿病是一种危险的疾病,它的特征是人体血液中的葡萄糖水平。所以对糖尿病患者来说,检查血液中的葡萄糖水平是必要的。为此,血糖仪被用作生物传感器来测量人体血液中的葡萄糖浓度。
一般来说,一个血糖计包括一个测试条。

这条试纸收集血液样本并检测血液中的葡萄糖水平。这条包括一个触发器和一个参考型电极。一旦血液样本被倒在试纸上,就会发生化学反应,产生与葡萄糖浓度成正比的电流。188bet在线体育血糖仪所用的处理器为Cortex-M3或Cortex-M4,通过电流流向滤波器、放大器、电压变换器、显示单元。

进化的生物传感器

生物传感器的分类可以根据单独组件的加入量,如连接生物受体分子的技术,或者生物认知到基传感器的元素。

在第一代中,生物受体的分子在经过像透析膜一样的鉴别膜后被物理地捕获在基底传感器的区域内。在未来的几代中,可以通过在适当定制的传感器界面上的共价键来实现固定,或者通过在转导表面的聚合物基质中包含来实现。
在第二代,单个组件保持分离,如控制电子,生物分子和电极。

在第三代酶电极系统中,分子样生物受体已成为基础传感元件的重要组成部分。目前可以观察到的主要发展尝试是在家族的第二代和第三代。

特性

生物传感器包括两个主要的不同组件,生物组件如细胞,酶和物理组件如放大器和传感器。

通过分析物识别生物组分,并通过分析物进行通信,用于产生可通过换能器感测的信号。在换能器上适当地固定生物材料,这些材料可以在长期内经常使用多次。

类型的生物传感器

不同类型的生物传感器根据传感器装置和下面讨论的生物材料进行分类。

电化学生物传感器

通常,电化学生物传感器基于酶促催化的反应,其消耗或产生电子。这种类型的酶被命名为氧化还原酶。该生物传感器的基材通常包括三个电极,例如计数器,参考和工作类型。

电化学生物传感器
图像源码

被分析物参与了发生在活性电极表面上的响应,该反应也可能引起跨双层电位的电子转移。电流可以在设定的电势下计算出来。

电化学生物传感器分为四种类型

  • 安培的生物传感器
  • 电位生物传感器
  • 阻碍生物传感器
  • 伏安传感器

amperometic Biosensor

功率测量的生物传感器是基于从氧化的电流的量提供精确定量分析信息的自包含的集成装置。

通常,这些生物传感器具有与电位 - 生物传感器相当的反应时间,能量范围和敏感性。简单的安培式生物传感器罕见用途包括“克拉克氧气”电极。

amperometic Biosensor
图像源码

这种生物传感器的规则是基于操作电极上的氧化还原反应所鼓励的工作电极和对电极之间的电流流量。选择分析物中心是广泛选择用途的必要条件,包括高通量药物筛选、质量控制、问题发现和处理,以及生物检查。

电位生物传感器

这种类型的生物传感器通过高能量范围提供对数响应。这些生物传感器通常是通过监测生产电极原型躺在一个合成底物上,覆盖着一个有酶连接的聚合物。

电位生物传感器
图像源码

它们包括两个极性响应和强的电极。它们允许在仅可通过HPLC,LC / MS和无需精确模型准备之前识别阶段的分析物。

所有类型的生物传感器通常占据最少的样品制剂,因为生物检测组分非常适合用于分析物的困扰。通过物理和电化学的变化,由于在生物传感器外部的改变,通过在导电聚合物层中产生信号。

这些变化可能归因于离子力、水合作用、pH值和氧化还原反应,氧化还原反应是酶在底物上方旋转的标志。的场效应晶体管,栅极端子已用抗体或酶改变,这也可以感测来自不同分析物的非常低的注意,因为朝向栅极端子的所需分析物在排水管中进行修改到源电流。

主要的电位生物传感器的类型是基于薄膜的ISE或离子选择电极,ISFET(离子选择场效应晶体管),固态器件,丝网印刷电极和通过化学方式如金属氧化物或电沉积聚合物如敏感层的修饰电极。

Impedimetric生物传感器

电化学阻抗谱(EIS)是一个广泛的物理和化学性质的响应指标。目前观察到一种扩大阻抗生物传感器的上升趋势。阻抗测量技术已被用于区分生物传感器的发明,以及检查酶凝集素、核酸、受体、整个细胞和抗体的催化反应。

阻碍生物传感器
图像源码

伏安生物传感器

该通信是新188金宝搏登录网址伏安生物传感器的基础,以注意丙烯酰胺。这种生物传感器采用碳胶电极构建,碳胶电极与Hb(血红蛋白)一起定制,其中包括四个前列腺基团(Fe)。这种类型的电极显示出Hb(Fe)的可逆氧化或还原过程。

物理生物传感器

在分类条件下,物理生物传感器是最基本和应用最广泛的传感器。这一分类背后的主要思想也来自于对人类心灵的考察。作为听觉、视觉、触觉智能背后的一般工作方法是对外部物理刺激作出反应,因此任何对媒介的物理财产作出反应的探测设备被称为物理生物传感器。

物理生物传感器分为压电生物传感器和温度生物传感器两类。

压电生物传感器

这些传感器是一组分析装置,其工作原理是“亲和相互作用记录”。压电晶体的平台是一种传感器元件,其工作原理是压电晶体表面的集合跳跃引起的振动变换。在这种分析中,生物传感器具有抗原或抗体修饰表面、分子标记聚合物和遗传信息。宣布的检测部分通常使用纳米颗粒联合起来。

压电生物传感器
图像源码

测温生物传感器

有各种各样的生物反应与热的发明有关,这使温度生物传感器的基础。这些传感器通常被称为热生物传感器

测温生物传感器
图像源码

温度计生物传感器用于测量或者估计血清胆固醇。当胆固醇通过胆固醇氧化酶得到氧化后,就会产生可以计算出来的热量。类似地,葡萄糖、尿素、尿酸和青霉素G的评估可以用这些生物传感器完成。

光学生物传感器

光学生物传感器是一种利用光学测量原理的装置。他们使用光纤以及光电换能器。术语Optroide表示两个术语光学和电极的压缩。这些传感器主要涉及抗体和酶像如换体元件。

光学生物传感器
图像源码

光学生物传感器允许对设备进行安全的非电不可测的传感。188bet在线体育一个额外的好处是,这些通常不需要参考传感器,因为可以通过使用与取样传感器相似的光源产生比较信号。光学生物传感器分为直接光学检测生物传感器和标记光学检测生物传感器两类。

可穿戴式生物传感器

可穿戴的生物传感器是一种数字设备,用于在Smartwatches,智能衬衫,纹身葡萄糖,BP,心跳率等水平的不同可穿戴系统上穿在人体上的数字设备。

可穿戴式生物传感器
图像源码

如今,我们可以注意到这些传感器正在进行对世界的改进。他们更好的使用和轻松可以为患者的实时健身状态提供原始的经验。该数据可访问性将让卓越的临床选择,并将影响增强的健康结果和额外使用卫生系统。

对于人类来说,这些传感器可以帮助过早认识到健康行动和预防住院。这些传感器减少住院和再入院的可能性在未来肯定会吸引积极的意识。此外,调查信息显示,WBS肯定会把性价比高的可穿戴健康设备带到世界各地。

酶生物传感器

该传感器是一种分析装置,用于使用换能器合并酶以产生与目标分析物的浓度成比例的信号。此外,可以将该信号放大,存储,以供以后分析。

DNA生物传感器

DNA生物传感器的发展可以基于核酸鉴定技术来进行分析,用于分析遗传和传染病的简单,快速和经济的测试。此外,精确的DNA系列检测在粮食分析,临床,环境等的几个区域中是重要的,用于更好的检测技术,SAM和SELEX技术用于开发用于DNA生物传感器的更好的识别技术。

不同于抗体或酶,核酸层的识别可以自愿创建和再生的多种用途。

与普通杂交技术相比,这些传感器以及基因芯片有许多优点,因为它们具有以更简单、更便宜和更快的方式获取特定数据的巨大潜力。此外,这些传感器已经增加,但仍然需要基本的调查来加强传感器技术,检测计划,分析和程序的仪器。

免疫传感器

Immuno传感器被认识到抗体对其特定抗原具有高亲和力的真相,例如抗体,特别是与毒素或病原体相互作用,或者通过宿主免疫系统的组分相互作用。这些类型的生物传感器基于亲和配体固态装置,其中免疫化学的反应可以连接到换能器。

磁性生物传感器

这些类型的传感器用于测量变化内的磁说服效应或磁性特性。这类传感器使用超顺磁晶体或粒子或顺磁通过测量线圈电感、电阻等磁性特性的变化来检测生物通信。188金宝搏登录网址

共振生物传感器

在共振生物传感器中,像声波一样的换能器可以通过生物元件连接。一旦被分析物分子连接到膜上,那么膜的质量就改变了。因此,质量的最终变化随后改变了传感器的谐振频率。在那之后,频率的变化就可以被测量。

热检测生物传感器

热检测型生物传感器使用基本的生物反应性质之一,如热量产生或吸收,并在反应发生时改变温度。该传感器的设计可以通过使用温度传感器来定位固定化酶的分子来完成。一旦分析物和接触的方法,就可以测量酶的热反应,并抵抗分析物的浓度。

产生的全部热量可以正比于摩尔焓和反应中分子的总数。温度测量通常是通过称为酶热敏电阻的热敏电阻来实现的。热敏电阻在某些应用中是理想的,因为它们对热变化很敏感。与其他类型的传感器不同,热传感器不需要定期重新校准&它们对样品的电化学和光学特性不敏感。这些传感器用于检测致病性和杀虫剂细菌。

生物传感器的应用

生物传感器装置包括生物元素以及物理化学检测器,并且该装置的主要功能是检测分析物。因此,生物传感器的应用在很广泛。这些设备适用于医疗,食品工业,海洋部门,因为与通常的技术相比,它们具有良好的敏感性和稳定性。近年来,这些传感器变得非常流行,它们适用于下面提到的不同领域。

生物传感器的应用
图像源码
  • 常见的医疗检查
  • 代谢物测量
  • 筛查疾病
  • 胰岛素治疗
  • 临床心理治疗与疾病诊断
  • 在军事
  • 农业和兽医应用
  • 改善毒品,侦查犯罪
  • 工业加工和监测
  • 生态污染控制
  • 诊断与临床
  • 工业及环境应用
  • 生物分子的研究与相互作用
  • 药物的发展
  • 检测的犯罪
  • 医学诊断
  • 环境场监测
  • 质量控制
  • 行业过程控制
  • 药品制造商和器官更换

因此,生物传感器变得逐渐更复杂,主要是由于生物技术和微电子等两种技术领域的进步的混合。这些是高度重要的设备,用于测量气体,有机化合物,细菌和离子等广泛的分析物。

因此,这就是一切生物传感器概述这种传感器的主要组件是物理组件,如放大器和传感器,而生物组件,如分析物和敏感的生物元件。生物传感器的特性主要包括线性度、灵敏度、选择性和响应时间。

从上面的文章,最后,我们可以得出结论生物传感器和生物电子学已被用于大量医疗保健,生命科学研究,环境,食品和军事应用。此外,这些传感器可以增强为纳米能力。未来使用纳米能力的最佳例子包括电子纸,隐形眼镜和诺基亚变形。这是一个问题,什么是可穿戴的生物传感器?

添加评论