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生物傳感器
生物傳感器1
日本正興電機集團以青鳉魚(Oryzias latipes)為觀測目標,通過大量的研究實驗,成功獲得了其中毒早期異常行為的相關(guān)數(shù)據(jù),并以此為基礎(chǔ),與日本九州大學(xué)聯(lián)合研制成一種可以在早期發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常的新型水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備--生物傳感器.該裝置首次實現(xiàn)了將生物運動轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)進行分析,即通過對生物(青鳉魚)運動的.實時檢測,有效實現(xiàn)了對水質(zhì)污染的早期發(fā)現(xiàn),這也是該裝置最突出的優(yōu)勢.
生物傳感器2
一、生物傳感器的原理
待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。
二、生物傳感器的種類
�。�1）按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等。
�。�2）按照傳感器器件檢測的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。
�。�3）按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。
三、生物傳感器的特點
�。�1）采用固定化生物活性物質(zhì)作催化劑，價值昂貴的試劑可以重復(fù)多次使用，克服了過去酶法分析試劑費用高和化學(xué)分析繁瑣復(fù)雜的缺點。
（2）專一性強，只對特定的底物起反應(yīng)，而且不受顏色、濁度的影響。
�。�3）分析速度快，可以在一分鐘得到結(jié)果。
�。�4）準確度高，一般相對誤差可以達到1％
�。�5）操作系統(tǒng)比較簡單，容易實現(xiàn)自動分析
�。�6）成本低，在連續(xù)使用時，每例測定僅需要幾分錢人民幣。
�。�7）有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的供氧狀況和副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
四、現(xiàn)今生物傳感器介紹
�。�1）SPR生物傳感器。藥物分析用生物傳感器其典型代表產(chǎn)品是SPR生物傳感器，這是一種表面膜共振分析，是實時測定生物分子結(jié)合的技術(shù),在九十年代初由發(fā)瑪西亞公司引入，以抗原抗體結(jié)合分析為例,將抗原(或抗體)通過表面化學(xué)方法固定在芯片的金箔表面,然后讓抗體(或抗原)流過抗原抗體的結(jié)合將改變膜表面液體性狀,從而影響金箔共振性質(zhì),這一改變可被實時檢測并記錄下來(這被稱之結(jié)合相)。如改讓緩沖液流過，結(jié)合的抗體(或抗原)將解離并被帶走,這同樣改變膜表面液體性狀,檢測并記錄下來的金箔共振性質(zhì)改變就是解離相。它主要用于部份新藥研發(fā)中藥物作用的分子活性基團的識別。
�。�2）固定化酶生物傳感分析儀。固定化酶生物傳感分析儀是最早出現(xiàn)且精度最高的生物傳感器。固定化酶生物傳感器最重要服務(wù)對象包括：臨床、食品分析、發(fā)酵工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、防衛(wèi)安全檢測等領(lǐng)域。例如在發(fā)酵工業(yè)的氨基酸工業(yè)(味精、天冬氨酸、丙氨酸、賴氨酸等)、抗生素工業(yè)(葡萄糖等的在線監(jiān)測和控制系統(tǒng))、酒類工業(yè)(酒精生物傳感器1min可得到結(jié)果)、酶制劑工業(yè)(糖化酶快速分析)、淀粉糖工業(yè)(葡萄糖、淀粉、糖化酶的分析)、生物細胞培養(yǎng)(葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺分析)、石化工業(yè)中微生物脫硫細胞培養(yǎng)監(jiān)控、維生素C的生產(chǎn)、發(fā)酵甘油的生產(chǎn)等，生物傳感器檢測技術(shù)是生物加工類企業(yè)改造的重要途徑之一，在線生物傳感器分析是建立生產(chǎn)模擬系統(tǒng)和實時檢測的新工具。
�。�3）血糖—乳酸生物傳感自動分析儀。具有自動識別試管位置功能的樣品盤、自動定量吸入樣品的取樣系統(tǒng)和相應(yīng)的生物傳感敏感膜。組裝成整機，能實現(xiàn)微量取樣、快速響應(yīng)、高精度，操作完全自動化的有競爭力的新生物傳感器。
�。�4）高精度血糖分析儀。高精度血糖分析儀是采用固定化酶的生物傳感分析儀。其分精度可以達到0.5~2%，比家用保健類生物傳感器幾乎高一個數(shù)量級，比目前醫(yī)用生化分析儀的.精度也高2~3個百分點。這在血糖分析領(lǐng)域是非常重要的，它們可以用作血糖分析的標準方法。尤其是在市場銷售的手掌型血糖分析儀出現(xiàn)質(zhì)量事故時，需要另一種有說服力的分析方法證明其分析結(jié)果時，固定化酶葡萄糖生物傳感分析儀可以作為一種理想的仲裁工具。它們既可作為醫(yī)用類型的分析儀，還可用作生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的過程監(jiān)控、食品分析、和科研工具。多種酶傳感器研究開發(fā)比較成熟，已形成商品。
五、家用醫(yī)療保健類生物傳感器
手掌型血糖分析器：糖尿病人可以自測的手掌型血糖分析器已經(jīng)達到大規(guī)模應(yīng)用的程度。在上世紀７０年代血糖自我監(jiān)測儀器就已問市，使血糖的檢驗由醫(yī)院延伸到家中。上個世紀８０年代，新一代血糖及操作技術(shù)簡單化，使得自我監(jiān)測血糖的準確度提高了。這是研究者最初沿著干化學(xué)試劑條測定尿糖濃度的思路，采用酶法葡萄糖分析技術(shù)，并結(jié)合絲網(wǎng)印刷和微電子技術(shù)制作的電極，以及智能化儀器的讀出裝置，三者完美地組合成微型化的血糖分析儀。
[摘要]傳感器作為可以感應(yīng)電量和非電量的電子元器件，已經(jīng)是普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域，從家庭應(yīng)用的聲控開關(guān)到壓電射流速率傳感器在遠程火箭偵察彈上的應(yīng)用，已經(jīng)成為不可缺少的部分。而今，對人類健康有著重大聯(lián)系的生物傳感器又在蓬勃發(fā)展。本文就生物傳感器的原理、種類及其特點作了介紹。
生物傳感器3
科技日報華盛頓20xx年6月7日電（記者毛黎）美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員6日表示，他們首次發(fā)現(xiàn)了人體細胞生物傳感器分子的機理，為復(fù)雜的細胞控制系統(tǒng)提出了新的闡述。相關(guān)內(nèi)容將以“本周論文”的形式刊登在6月10日出版的《生物化學(xué)雜志》上，該成果有望幫助人們開發(fā)出應(yīng)對高血壓病和遺傳性癲癇癥等疾病的特殊療法。
人體細胞控制系統(tǒng)能夠引發(fā)一系列的細胞活動，而生物傳感器是人體細胞控制系統(tǒng)的重要組成部分。被稱為“控制環(huán)”的傳感器能夠在細胞膜上打開特定的通道讓鉀離子流通過細胞膜，如同地鐵入站口能夠讓人們進入站臺的回轉(zhuǎn)欄。鉀離子參與了人體內(nèi)關(guān)鍵活動，如血壓、胰島素分泌和大腦信號等的調(diào)整。然而，控制環(huán)傳感器的生物物理功能過去一直未為人們所了解。
研究人員發(fā)現(xiàn)，如同能夠監(jiān)視周圍環(huán)境并能發(fā)出聲信號的煙霧報警器，細胞能夠通過了解變化和產(chǎn)生反應(yīng)的分子傳感器來控制細胞內(nèi)的環(huán)境。當鈣離子與控制環(huán)結(jié)合時，構(gòu)成了被稱為BK通道的細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，細胞作出的反應(yīng)是允許鉀離子通過細胞膜。BK通道存在于人體多數(shù)細胞中，它們掌控著基本的生物過程，如血壓、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)電信號、膀胱肌肉收縮和胰腺胰島素分泌等。
加州大學(xué)洛杉磯分校研究人員首次證明控制環(huán)如何被激活，以及如何重新調(diào)整自己以便打開讓鉀離子穿過細胞膜的通道。利用實驗室中先進的電生理學(xué)、生化和光譜儀技術(shù)，研究人員觀察到鈣離子與控制環(huán)的結(jié)合以及控制環(huán)結(jié)構(gòu)的變化。該變化是其將鈣離子結(jié)合的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為幫助打開BK通道的機械能。
研究負責(zé)人、洛杉磯分校麻醉學(xué)系分子醫(yī)學(xué)部副教授里卡多·奧爾塞斯表示，在類似于活細胞的條件下，他們能夠控制發(fā)生在生物傳感器中的生物物理變化。他們相信細胞中的'變化反應(yīng)了人體中BK通道運行時分子的活動情況。
研究報告作者安諾�！べZ沃荷瑞恩認為，人體分子生物傳感器是令人興奮的研究領(lǐng)域，希望研究成果能夠讓人類更深入地了解復(fù)雜的生物傳感器是如何運作的。由于BK通道和其傳感器與正常生理機能的許多方面相關(guān)，因此研究人員還相信，生物傳感器工作過程也許與疾病的不少方面也相關(guān)，例如，已證明BK傳感器的失常與遺傳性癲癇病有關(guān)。
研究人員將進一步了解BK控制環(huán)感應(yīng)器以及通道是否涉及傳感小分子（而不是鈣離子），這些小分子在人體工作中同樣也具有十分重要的生物意義。
6.下列表述不屬于美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員的發(fā)現(xiàn)的是（ ）
A.生物傳感器能夠在細胞膜上打開特定的通道讓鉀離子流通過細胞膜，如同地鐵入站口能夠讓人們進入站臺的回轉(zhuǎn)欄。
B.當鈣離子與控制環(huán)結(jié)合時，構(gòu)成了被稱為BK通道的細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，細胞會允許鉀離子通過細胞膜。
C.細胞能夠通過了解變化和產(chǎn)生反應(yīng)的分子傳感器來控制細胞內(nèi)的環(huán)境，這就如同能夠監(jiān)視周圍環(huán)境并能發(fā)出聲信號的煙霧報警器一樣。
D.利用實驗室中先進的電生理學(xué)、生化和光譜儀技術(shù)，研究人員觀察到鈣離子與控制環(huán)的結(jié)合以及控制環(huán)結(jié)構(gòu)的變化。
7.下列表述符合原文意思的一項是 （ ）
A.研究人員首次發(fā)現(xiàn)了人體細胞生物傳感器分子的機理，為復(fù)雜的細胞控制系統(tǒng)提出了新的闡述，該發(fā)現(xiàn)能幫助人們開發(fā)出應(yīng)對高血壓病和遺傳性癲癇癥等疾病的特殊療法。
B.鉀離子掌控著基本的生物過程，如血壓、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)電信號、膀胱肌肉收縮和胰腺胰島素分泌等。
C.洛杉磯分校麻醉學(xué)系在一定條件下，能夠控制發(fā)生在生物傳感器中的生物物理變化。他們相信細胞中的變化反應(yīng)了人體中BK通道運行時分子的活動情況。
D.利用實驗室，研究人員觀察到控制環(huán)結(jié)構(gòu)的變化。該變化是其將鈣離子結(jié)合的機械能轉(zhuǎn)化為幫助打開BK通道的化學(xué)能。
8.下列對文章內(nèi)容的理解和推斷符合文意的是 （ ）
A.分子傳感器能夠監(jiān)視周圍環(huán)境并能發(fā)出聲信號，細胞能夠通過了解分子傳感器的變化和產(chǎn)生的反應(yīng)來控制細胞內(nèi)的環(huán)境。
B.控制環(huán)傳感器的生物物理功能過去一直未為人們所了解， 而現(xiàn)在洛杉磯分校研究者的發(fā)現(xiàn)并揭開了它的分子機理。
C.己證明BK傳感器的失常與遺傳性癲癇病有關(guān)，因此研究人員還相信，生物傳感器工作過程也許與疾病的不少方面也相關(guān)。
D.人體分子生物傳感器是令人興奮的研究領(lǐng)域，人類更深入地了解復(fù)雜的生物傳感器如何運作后，將能夠治愈許多重大疾病。
9.指出本文采用了哪些說明方法。（至少兩種，要求列舉原文說明） （3分）
參考答案：
6．A“生物傳感器能夠在細胞膜上打開特定的通道讓鉀離子流通過細胞膜，如同地鐵入站口能夠讓人們進入站臺的回轉(zhuǎn)欄”見第二段，它不是研究人員的新發(fā)現(xiàn)。
7．C A項將可然說成必然�！暗袅恕坝型边@個詞；B項偷換概念，見第四段，“BK通道存在于人體多數(shù)細胞中，它們掌控著基本的生物過程……” D項原文是“該變化是其將鈣離子結(jié)合的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為幫助打開BK通道的機械能” 。
8．選B A項原文是“ 如同能夠監(jiān)視周圍環(huán)境并能發(fā)出聲信號的煙霧報警器，細胞能夠通過了解變化和產(chǎn)生反應(yīng)的分子傳感器來控制細胞內(nèi)的環(huán)境�！敝皇且粋�比喻。C項強加因果。D項原文是“生物傳感器工作過程也許與疾病的不少方面也相關(guān)”。選項說得太絕對。
9.①打比方，如“被稱為“控制環(huán)”的傳感器能夠在細胞膜上打開特定的通道讓鉀離子流通過細胞膜，如同地鐵入站口能夠讓人們進入站臺的回轉(zhuǎn)欄”。②舉例子，如“例如，已證明BK傳感器的失常與遺傳性癲癇病有關(guān)。”（兩種方法都說對了得3分，只說對一種得1分）