生物传感器是一种利用生物体系的生物材料或生物作用辅助于非生物元件或传感器件来检测生物或化学物质的物理或生化变化的一种装置。
它结合了生物学、化学、物理等学科知识,运用生物体系与非生物元件的相互作用和互补性,实现对某种生物或化学物质的快速、准确检测,具有检测速度快、准确性高、灵敏度高等优点。生物传感器具有广泛的应用领域,如环境监测、医药检验、食品安全等方面的应用。
生物传感器按照检测元件分为光学传感器、电化学传感器、压敏传感器、重量分析费率传感器等几类。
其中电化学传感器是目前使用最广泛的一种,它通过测量样品与电极系统之间的电荷转移或反应产生的电流或电势变化,确定样品中的物质浓度。光学传感器则利用样品与光束发生反应,检测样品中的化学物质。
此外,依据生物体系的不同,生物传感器也可分为酶传感器、抗体传感器、细胞传感器等多种类型。
生物传感器的工作原理主要包括两个部分:生物反应和信号转换。
在样品中加入检测试剂,例如特定的抗原、抗体等,并与生物体系发生反应。这种反应会导致一些物理或化学信号的变化,例如电流、电势、发光量、光学衰减等。生物传感器会将这些信号转换成数字信号或者模拟信号,送入处理系统进行分析,识别样品中所含有的生物或化学物质。
生物传感器是一种越来越受到关注和广泛应用的新技术,具有许多非常有价值的应用,较现有技术更稳定、敏感、选择性,应用前景广阔。
在医药检验领域,它可以检测血液、尿液等体液中的生化参数,如血糖、肝酶、尿素更准确地预测疾病状况。
在食品工业领域,它可以检测食品中的污染物、食品添加剂,并且能够在食品的早期阶段探测到有害物质,保证食品安全。
在环境监测领域,生物传感器可以检测水、空气中的污染物质,包括工业废水、大气污染等。相较于传统的监测手段,生物传感器技术更加灵敏、便捷、准确。