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环境生物传感器监测的原理研究

材料写作网    时间: 2021-03-26 04:13:35     阅读:

摘 要:生物传感器起源于20世纪中期。利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化反应,经极谱式氧电极检测氧量的变化,从而制成了第一支酶电极。1967年Updike和Hicks首次研制出以铂电极为基体的葡萄糖氧化酶(GOD)电极,用于定量测定血清中葡萄糖含量。这标志着生物传感器的诞生。经过多年的不断发展,生物传感器技术已广泛应用在环境监测、食品分析、发酵、医疗保健、医药和军事医学等领域。文章主要针对生物传感器的工作原理及在环境监测中的推广应用进行了简要的分析。

关键词:环境监测、定义及原理、生物传感器

一、生物传感器的定义及原理

生物传感器一般都是由生物识别元件、转换元件及机械元件和电气元件组成的。原则上讲,任何一种接收器都可与适应的传导器结合制造出具有操作性能的传感器。

(一)生物传感器的定义及原理

将生物传感器定义为:生物传感器是一种精密的分析器件,它结合了一种生物或生物衍生敏感元件(如组织、微生物细胞、细胞器、细胞受体、酶、抗体、核酸等)与一只理化换能器(如电化学电极、光学检测元件、气敏电极、热敏电阻、场效应晶体管、压电晶体及表面等离子共振器件等),能够产生间断或连续的数字电信号,信号强度与被分析物含量成正比。待测物质经扩散作用进入生物活性材料,经分子识别,发生生物学反应,产生的信息继而被相应的物理或化学转换器转变成可定量和可处理的电信号,再经二次仪表放大并输出,便可测得待测物含量。

(二)生物传感器的分类

生物传感器的分类方法有很多种,按照其感受器中所采用的生命物质分为:微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等;按照传感器器件检测的原理分为:热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等;按照生物敏感物质相互作用的类型分为:亲和型和代谢型两种。

二、生物传感器在环境监测中的作用

生物传感器可对各种环境污染物进行监测,有体积小、简便、快速、灵敏度高、重现性好等优点,可原位在线分析,在环境监测中有十分广阔的应用前景。

(一)水环境监测

(1)生化需氧量的测定

对于水体有机污染物的检测, 生化需氧量(BOD)是一个重要指标。传统BOD监测方法操作步骤复杂,工作周期长,且对监测人员的操作水平和经验要求较高,不适用于现场监测,由于各种因...

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