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10.1.2 生物传感器的类型
生物传感器可以根据其分子识别元件的敏感物 质分为：酶传感器、微生物传感器、组织传感 器、细胞传感器和免疫传感器。还可以根据换 能器和测声型生物传感器等。生物传感器的分 类如图10-1所示。
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图10-1 生物传感器的基本结构
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生物传感器通常将生物物质固定在高分子膜等 固体载体上，例如酶、微生物组织、动物细胞、 底物、抗原、抗体等，被识别的生物分子作用 于生物功能性人工膜（生物传感器）时，将会 产生生理变化或化学变化，换能器将此信号转 换为电信号，从而检测出待测物质。转换包括 电化学反应、热反应、光反应等，输出为可处 理的电信号。人们把这类固定化的生物物质： 酶、抗原、抗体、激素等，或生物体本身：细 胞、细胞体（器）、组织作为敏感元件的传感 器，称为生物分子传感器或简称生物传感器。
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10.3.2 生物场效应晶体管结构类型
一 生物场效应晶体管有分离型和结合型 二 结合型生物场效应晶体管 三 酶场效应晶体管差分输出
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10.3.3 应用研究实例
1 尿素测定 2 NAD+-NADH测定 3 肌酸酐测定 4 青霉素测定 5 甲醛测定 6 有机磷农药测定 7 活细胞场效应晶体管 8 昆虫触角天线场效应晶体管 9 其他用途
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▪ DNA在固体电极上的固定化方法： ▪ （1）吸附法 ▪ （2）共价键结合法 ▪ （3）自组装膜法
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10.2.3 电化学传感器中的标识物
（1）电化学活性的杂交指示剂作为标识物 （2）寡聚核苷酸上修饰电化学活性的官能
团作为识别物 （3）利用酶的化学放大功能
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10.2.1电化学DNA传感器原理
电化学DNA传感器是由一个支持DNA片段（探 针）的电极和检测用的电活性杂交指示剂构成。 DNA 探针是单链DNA（ssDNA）片段（或者一 整条链），长度从十几个到上千个核苷酸不等， 它与靶序列（target sequence）是互补的。外， 由于杂交过程没有共价键的形成，是可逆的，因 此固定在电极上的ssDNA可经受杂交、再生循 环。这不但有利于传感器的实际应用，而且还可 用于分离纯化基因。
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结束
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第 10 章 本章要点
生物传感器的基本结构、类型、要点、固化 技术
电化学DNA传感器的工作原理 半导体生物传感器原理、特点和结构 生物传感器的应用
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10.2 电化学DNA传感器
DAN的化学研究工作始于20世纪60年代，早期 的工作主要集中在DNA基本电化学行为的研究。 经过十几年的发展，当前“电化学DNA传感器” 与“压电DNA传感器”和“光学DNA传感器” 一样，已成为一种全新的、高效的DNA（基因） 检测技术，它与通常的标记（放射性同位素标记、 荧光标记等）探针技术相比，不仅具有分子识别 功能，而且还有无可比拟的分离纯化基因的功能， 因此，在分子生物学和生物医学工程领域具有很 大的实际意义。
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10.2.2 DNA在固体电极上的固定
固载DNA的电极有液态汞个固体电极两类。 早期主要采用DNA修饰汞电极。汞电极易得 到新鲜、重现的电极表面，能方便地修饰 DNA。Fojta 以悬汞电极为基底，根据超螺 旋DNA、线性DNA和变性DNA三者电化学 信号的差异，用吸附转移溶出伏安法实现了 低于微克级的三种DNA的检测。但汞呈液态 且有毒性，一定程度上限制了其使用，故不 宜作为传感器或检测器的电极材料。
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10.3 .1 原理与特点
半导体器件有电容型和电流型两种基本 类型。在N型（或P型）半导体基片(Si)的表 面 形 成 100nm 的 氧 化 物 （ SiO2 ） 和 金 属 （ 如 AI 、 Pd ） 薄 层 的 器 件 叫 MOS(metalox-ide-semiconductor) 结 构 ， 这 种 结 构 在 被施加电压时表现电导和电容特性，而且电 导率和电容随外加电压的变化而改变，因而 成为MOS电容。
第10章 生物传感器
10.1 概述 10.2 电化学DNA传感器 10.3 半导体生物传感器 本章要点
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10.1 概述
10.1.1生物传感器基本结构 10.1.2生物传感器的类型 10.1.3生物传感器的优点 10.1.4生物传感器的固定化技术
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10.1.1生物传感器基本结构
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10.2.4 电化学传感器的应用
▪ （1）临床诊断 ▪ （2）药物分析 ▪ （3）环境监测
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10.3 半导体生物传感器
半导体生物传感器 （ semiconductive biosensor）由半导体器件和生物分子识别 元件组成。通常用的半导体器件是场效应晶 体管（field-effect transistor ，FET），因 此，半导体生物传感器又称生物场效应晶体 管（BioFET）.BioFET 源于两种成熟技术： 固态集成电路和离子选择性电极。
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10.1.3 生物传感器的优点
生物传感器与传统的化学传感器和离线分析技术 (如分光光度计或质谱仪等)相比，具有明显的优势， 如高度特异性，灵敏度高，稳定性好，成本低廉， 体积小，能在体进行快速实时的连续检测。
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10.1.4 生物传感器的固定化技术
生物活性单元的固定化技术是生物传感器制作的 核心部分，它要保持生物活性单元的固有特性， 避免自由活性单元应用上的缺陷。固定化技术决 定着生物传感器的稳定性、灵敏度和选择性等主 要性能。