第11章---生物传感器ppt课件.ppt

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1、 1生生 物物 传传 感感 器器（biosensor） 2目录目录v11.1 11.1 简要介绍简要介绍v11.2 11.2 酶传感器酶传感器v11.3 11.3 微生物传感器微生物传感器v11.4 11.4 免疫传感器免疫传感器v11.5 11.5 半导体生物传感器半导体生物传感器v11.6 11.6 生物传感器应用与未来生物传感器应用与未来v本章小结本章小结 311.1 简要介绍简要介绍v生物传感器的发展史生物传感器的发展史v定义及说明定义及说明v生物传感器的基本组成和工作原理生物传感器的基本组成和工作原理v生物传感器的分类生物传感器的分类v生物传感器的固定方法生物传感器的固定方法v生物传

2、感器的特点生物传感器的特点 4生物传感器的发展史生物传感器的发展史(1)(1)v最先问世的生物传感器是最先问世的生物传感器是酶电极酶电极，ClarkClark和和LyonsLyons最先提出组成酶电极最先提出组成酶电极的设想。的设想。v7070年代中期，人们注意到酶电极的年代中期，人们注意到酶电极的寿命一般都比较短，提纯的酶价格寿命一般都比较短，提纯的酶价格也较贵，而各种酶多数都来自微生也较贵，而各种酶多数都来自微生物或动植物组织，因此自然地就启物或动植物组织，因此自然地就启发人们研究发人们研究酶电极的衍生型酶电极的衍生型：微生：微生物电极、细胞器电极、动植物组织物电极、细胞器电极、动植物组织

3、电极以及免疫电极等新型生物传感电极以及免疫电极等新型生物传感器，使生物传感器的类别大大增多；器，使生物传感器的类别大大增多；v 进入本世纪进入本世纪8080年代之后，随着离子年代之后，随着离子敏场效应晶体管的不断完善，于敏场效应晶体管的不断完善，于19801980年年CarasCaras和和JanafaJanafa率率先研制成功先研制成功可测定青霉素的可测定青霉素的酶酶FETFET。 年代年代 特点特点 研究内容研究内容 60 60 生物传生物传感器初期感器初期 酶电极酶电极7070 发展时发展时期期 微生物传感器，微生物传感器，免疫传感器，免疫传感器，细胞类脂质传细胞类脂质传感器，组织传感器

4、，组织传感器，生物亲感器，生物亲和传感器和传感器8080进入生物进入生物电子学传电子学传感器时期感器时期酶酶FETFET酶光二极管酶光二极管 5生物传感器发展的整体划分生物传感器发展的整体划分: :v第一代生物传感器以第一代生物传感器以将生物成分截留在膜上或结合在膜将生物成分截留在膜上或结合在膜上上为基础，这类器件由透析器为基础，这类器件由透析器( (膜膜) )、反应器、反应器( (膜膜) )和电化和电化学转换器所组成，其实验设备相当简单。学转换器所组成，其实验设备相当简单。v第二代生物传感器是指将第二代生物传感器是指将生物成分直接吸附或共价结合生物成分直接吸附或共价结合在转换器的表面在转换器

5、的表面上，从而可略去非活性的基质膜。上，从而可略去非活性的基质膜。v第三代生物传感器是第三代生物传感器是把生物成分直接固定在电子元件上把生物成分直接固定在电子元件上，例如例如FETFET的栅极上，它可直接感知和放大界面物质的变化，的栅极上，它可直接感知和放大界面物质的变化，从而将生物识别和电信号处理集合在一起。这种放大器从而将生物识别和电信号处理集合在一起。这种放大器可采用差分方式以消除干扰。可采用差分方式以消除干扰。生物传感器的发展史生物传感器的发展史(2) 6快速葡萄糖分析仪快速葡萄糖分析仪 7血糖乳酸自动分析仪血糖乳酸自动分析仪 8生物传感器定义及说明生物传感器定义及说明v生物传感器利用

6、生物活性物质选择性的识别和生物传感器利用生物活性物质选择性的识别和测定实现测量，主要由两大部分组成：一为测定实现测量，主要由两大部分组成：一为功功能识别物质能识别物质（分子识别元件），由其对被测物（分子识别元件），由其对被测物质进行特定识别；其二是质进行特定识别；其二是电、光信号转换装置电、光信号转换装置（换能器），由其把被测物所产生的化学反应（换能器），由其把被测物所产生的化学反应转换成便于传输的电信号或光信号。转换成便于传输的电信号或光信号。 9生物传感器的基本组成和工作原理生物传感器的基本组成和工作原理v生物传感器的基本组成生物传感器的基本组成v生物传感器的工作原理分类生物传感器的工作原

7、理分类 10生物传感器基本构成示意图生物传感器基本构成示意图 11生物传感器的分子识别元件生物传感器的分子识别元件 分子识别元件分子识别元件 生物活性材料生物活性材料酶膜酶膜全细胞膜全细胞膜组织膜组织膜细胞器膜细胞器膜免疫功能膜免疫功能膜各类酶类各类酶类细菌，真菌，动植物细胞细菌，真菌，动植物细胞动植物组织切片动植物组织切片线粒体，叶绿体线粒体，叶绿体抗体，抗原，酶标抗原等抗体，抗原，酶标抗原等 12生物传感器的工作原理生物传感器的工作原理 13生物传感器的工作原理生物传感器的工作原理1.将化学变化转变成电信号（间接型）将化学变化转变成电信号（间接型）2.将热变化转换为电信号（间接型）将热变化

8、转换为电信号（间接型）3.将光效应转变为电信号（间接型）将光效应转变为电信号（间接型）4.直按产生电信号方式（直接型）直按产生电信号方式（直接型） 化学物质 物理 热被测 化学 （产生 光 ） 电信号物质 变化 声生物敏感膜电化学器件热敏元件光敏元件声敏元件 14将化学变化转变成电信号的生物传感器将化学变化转变成电信号的生物传感器 15将热变化转换为电信号的生物传感器将热变化转换为电信号的生物传感器热辐射热辐射热传导热传导 16将光效应转变为电信号的生物传感器将光效应转变为电信号的生物传感器 被测物 h 电信号固定化酶光检测器 17直按产生电信号方式的生物传感器直按产生电信号方式的生物传感器

9、例：Cass 等提出一种测定葡萄糖的传感器，是用二茂二茂络铁络铁为电子传递体。G G、GLGL代表葡萄糖和葡萄糖内脂，代表葡萄糖和葡萄糖内脂，GODGODoxox和和GODGODredred为氧化型和还原为氧化型和还原型的葡萄糖氧化酶，而型的葡萄糖氧化酶，而FeFecp2cp2R R和和FeFecp2cp2R R+ +则为还原型和氧化型二茂则为还原型和氧化型二茂络铁。络铁。葡萄糖被葡萄糖被GODGOD氧化的同时，氧化的同时，GODGOD被还原成被还原成GODGODredred，氧化型的电子，氧化型的电子传递体传递体2Fe2Fecp2cp2R R+ +可将可将GODredGODred再氧化成再氧

10、化成GODGODoxox反应直接在电极表面上发生反应直接在电极表面上发生 18Love is ever the beginning of knowledge as fire is of light. Thomas Carlyle 知识总是从爱好开始，犹如光总是从火开始一样。知识总是从爱好开始，犹如光总是从火开始一样。 19生物传感器的特点生物传感器的特点1.1.根据生物反应的奇异和多样性，从理论上讲可以制根据生物反应的奇异和多样性，从理论上讲可以制造出测定所有生物物质的多种多样的生物传感器；造出测定所有生物物质的多种多样的生物传感器；2.2.这类生物传感器是在无试剂条件下工作的这类生物传感器是

11、在无试剂条件下工作的( (缓冲液缓冲液除外除外) )，比各种传统的生物学和化学分析法操作简，比各种传统的生物学和化学分析法操作简便、快速、准确；便、快速、准确；3.3.可连续测量、联机操作、直接显示与读出测试结果可连续测量、联机操作、直接显示与读出测试结果。 20生物传感器的分类生物传感器的分类v按分子识别元件分类按分子识别元件分类v按换能器分类按换能器分类 21 固定化酶 固定化 微生物 固定化免疫物质 固定化细胞器 生物组织切片微生物微生物传感器传感器分子识别分子识别元件元件酶传感器酶传感器免疫传感器免疫传感器细胞器传感器细胞器传感器组织传感器组织传感器按分子识别元件分类按分子识别元件分类

12、 22按器件分类按器件分类 电化学电极 光学换能器 介体 半导体 传递系统 换能器 热敏电阻 压电晶体介体生物传感器介体生物传感器换能器半导体生物半导体生物传感器传感器生物电极生物电极光生物传感器光生物传感器热生物传感器热生物传感器压电晶体生物传感器压电晶体生物传感器 23生物传感器的生物传感器的固定方法固定方法固定化技术：把生物活性材料与固定化技术：把生物活性材料与载体载体固定化成固定化成为生物敏感膜。为生物敏感膜。1.1.物理方法：夹心法、吸附法、包埋法；物理方法：夹心法、吸附法、包埋法；2.2.化学方法化学方法: : 共价连接法、交联法；共价连接法、交联法；3.3. 近年来近年来, ,

13、由于半导体生物传感器迅速发展由于半导体生物传感器迅速发展, , 因而又出现了采用集成电路工艺制膜技术。因而又出现了采用集成电路工艺制膜技术。 24夹心法夹心法v将生物活性材料封闭将生物活性材料封闭在双层滤膜之间，形在双层滤膜之间，形象地称为夹心法。象地称为夹心法。v这种方法的特点是操这种方法的特点是操作简单，不需要任何作简单，不需要任何化学处理，固定生物化学处理，固定生物量大，响应速度快，量大，响应速度快，重复性好。重复性好。 25吸附法吸附法v用非水溶性固相载体用非水溶性固相载体物理吸附或离子结合，物理吸附或离子结合，使蛋白质分子固定化使蛋白质分子固定化的方法。的方法。v载体种类较多，如活载

14、体种类较多，如活性炭、高岭土、硅胶、性炭、高岭土、硅胶、玻璃、纤维素、离子玻璃、纤维素、离子交换体等。交换体等。 26包埋包埋法法v把生物活性材料包埋并固把生物活性材料包埋并固定在高分子聚合物三维空定在高分子聚合物三维空间网状结构基质中。间网状结构基质中。v此方法的特点是一般不产此方法的特点是一般不产生化学修饰，对生物分子生化学修饰，对生物分子活性影响较小；缺点是分活性影响较小；缺点是分子量大的底物在凝胶网格子量大的底物在凝胶网格内扩散较固难。内扩散较固难。 27 A. A. 单体氧化剂配比为单体氧化剂配比为1 1：2 B. 2 B. 单体氧化剂配比为单体氧化剂配比为1 1：4 4C. 单体氧

15、化剂配比为单体氧化剂配比为1：5 D. 单体氧化剂配比为单体氧化剂配比为1：6 E E聚合反应时间为聚合反应时间为1515分钟分钟 F. F. 聚合反应时间为聚合反应时间为2525分钟分钟G. G. 聚合反应时间为聚合反应时间为3535分钟分钟 28共价连接法共价连接法v使生物活性分子通过使生物活性分子通过共共价键价键与固相载体结合固与固相载体结合固定的方法。定的方法。v此方法的特点是结合牢此方法的特点是结合牢固，生物活性分子不易固，生物活性分子不易脱落，载体不易被生物脱落，载体不易被生物降解，使用寿命长；降解，使用寿命长；v缺点是实现固定化麻烦，缺点是实现固定化麻烦，酶活性可能因发生化学酶活

16、性可能因发生化学修饰而降低。修饰而降低。 29交联法交联法v依靠双功能团试剂使蛋依靠双功能团试剂使蛋白质结合到惰性载体或白质结合到惰性载体或蛋白质分子彼此交联成蛋白质分子彼此交联成网状结构。网状结构。v这种方法广泛用于酶膜这种方法广泛用于酶膜和免疫分子膜制备，操和免疫分子膜制备，操作简单。作简单。 3011.2 酶传感器酶传感器v酶传感器信号变换方式酶传感器信号变换方式v葡萄糖传感器葡萄糖传感器 31 酶传感器：酶敏感膜酶传感器：酶敏感膜+电化学器件电化学器件酶的催化作用是在一定条件下使底物分酶的催化作用是在一定条件下使底物分解，故酶的催化作用实质上是加速底物解，故酶的催化作用实质上是加速底物

17、分解速度。分解速度。 32信号变换方式信号变换方式(1)(1)电位法电位法 电位法是通过不同离子生成在不同感受体，从电位法是通过不同离子生成在不同感受体，从测得膜电测得膜电位去计算与酶反应有关的各种离子的浓度位去计算与酶反应有关的各种离子的浓度。一般采用铵离。一般采用铵离子电极（氨气电极）、氢离子电极、氧化碳电极等；子电极（氨气电极）、氢离子电极、氧化碳电极等；(2)(2)电流法电流法 电流法是从与酶反应有关的物质的电流法是从与酶反应有关的物质的电极反应得到的电流电极反应得到的电流值来计算被测物质值来计算被测物质的方法。电化学装置采用的是氧电极。的方法。电化学装置采用的是氧电极。燃料电池型电极

18、和过氧化氢电极等；燃料电池型电极和过氧化氢电极等； 酶电极：酶传感器酶电极：酶传感器由固定酶和基础电极由固定酶和基础电极组成，酶电极的设组成，酶电极的设计主要考虑酶催化过程产生或消耗的电极活性物质，如一计主要考虑酶催化过程产生或消耗的电极活性物质，如一个酶催化反应是耗个酶催化反应是耗过程，就可以使用过程，就可以使用电极或电极或电极；若酶催化反应过程产生酸，即可使用电极电极；若酶催化反应过程产生酸，即可使用电极。 33葡萄糖传感器葡萄糖传感器v工作原理工作原理v测量氧消耗量的葡萄糖传感器测量氧消耗量的葡萄糖传感器v测测2 22 2生成量的葡萄糖传感器生成量的葡萄糖传感器 34工作原理工作原理 故

19、葡萄糖浓度测试方法有三种：故葡萄糖浓度测试方法有三种：测耗量测耗量 测测生成量生成量 测由葡萄糖酸而产生的变化。测由葡萄糖酸而产生的变化。 葡萄糖氧化酶（）葡萄糖氧化酶（）葡萄糖葡萄糖+H2O葡萄糖酸葡萄糖酸 35测量氧消耗量的葡萄糖传感器测量氧消耗量的葡萄糖传感器 36测量氧消耗量的葡萄糖传感器测量氧消耗量的葡萄糖传感器1.氧电极构成：氧电极构成：由由b阳极和阳极和t阴极浸入碱溶液，阴极浸入碱溶液，阴极表面用氧穿透葡萄糖（基质）膜覆盖阴极表面用氧穿透葡萄糖（基质）膜覆盖特氟隆，特氟隆，厚约厚约m2.氧电极测氧电极测O2原理：原理：利用氧在阴极上首先被还原的特利用氧在阴极上首先被还原的特性。性

20、。溶液中的溶液中的O2穿过特氟隆膜到达穿过特氟隆膜到达Pt阴极上，当阴极上，当外加外加一个直流电压为氧的极化电压一个直流电压为氧的极化电压(如如0.7V)时，则氧分子时，则氧分子在在Pt阴极上得电子，被还原阴极上得电子，被还原:其电流值与含其电流值与含O2浓度成浓度成比例。比例。 2+2+e= 37聚四氟乙烯膜（作用）聚四氟乙烯膜（作用）v它避免了电极与被测液直接相接触，防止了它避免了电极与被测液直接相接触，防止了电极毒化；如电极电极毒化；如电极PtPt为开放式，它浸入含蛋为开放式，它浸入含蛋白质的介质中，蛋白质会沉淀在电极表面上白质的介质中，蛋白质会沉淀在电极表面上从而减小电极有效面积，使电

21、流下降，使传从而减小电极有效面积，使电流下降，使传感器受到毒化。感器受到毒化。 38测测22生成量的葡萄糖传感器生成量的葡萄糖传感器1.1.PtPt阳极阳极2.2.聚四氟乙烯膜聚四氟乙烯膜（作用）（作用）3.3.固相酶膜固相酶膜4.4.半透膜多孔层半透膜多孔层5.5.半透膜致密层半透膜致密层 39v葡萄糖氧化产生葡萄糖氧化产生，而，而通过选择性通过选择性透气膜，在透气膜，在PtPt电极上氧化，产生阳极电流。葡萄电极上氧化，产生阳极电流。葡萄糖含量与电流成正比，由此可测出葡萄糖溶液浓糖含量与电流成正比，由此可测出葡萄糖溶液浓度。度。v在在t t电极上加电极上加0.6V0.6V电压时，则产生的阳极

22、电流电压时，则产生的阳极电流为：为： 葡萄糖氧化酶（）葡萄糖氧化酶（）葡萄糖葡萄糖+H2O葡萄糖酸葡萄糖酸H2O2 O2+2H+2e 4011.3 微生物传感器微生物传感器分类分类 好气性微生物传感器好气性微生物传感器 厌气性微生物传感器厌气性微生物传感器 注：注： 气气微生物固定方式及工作原理微生物固定方式及工作原理传感器放入含有有机化合物的被测溶液中，有机物传感器放入含有有机化合物的被测溶液中，有机物向微生物膜扩散而被微生物摄取（称为资化）。向微生物膜扩散而被微生物摄取（称为资化）。 41好气性微生物传感器好气性微生物传感器v微生物的呼吸可用氧电极或二氧化碳微生物的呼吸可用氧电极或二氧化碳

23、电极来测定结构电极来测定结构被测被测 氧消耗变化氧消耗变化 电信号电信号物质物质 （呼吸技能）（呼吸技能）微生物固微生物固定化膜定化膜封闭式氧封闭式氧电极或电极或COCO2 2电极电极 42O2电极好气性微生物传感器电极好气性微生物传感器1.1.电解液电解液2.2.O O型环型环3.3.PbPb阴极阴极4.4.聚四氟乙烯聚四氟乙烯5.5.固化微生物膜固化微生物膜6.6.尼龙网尼龙网7.7.PtPt阳极阳极 43O2电极好气性电极好气性微生物传感器响应曲线微生物传感器响应曲线 44厌气性微生物传感器厌气性微生物传感器v可测定微生物代谢产物，可用离子选择电极来测定可测定微生物代谢产物，可用离子选择

24、电极来测定微生物微生物固定化固定化模模电化电化学敏学敏感电感电极极被测物质被测物质新陈代谢变化新陈代谢变化（代谢机能）（代谢机能）电信号电信号 45甲酸传感器甲酸传感器(H2电极厌气性微生物传感器电极厌气性微生物传感器)1.1.圆环圆环2.2.液体连接面液体连接面3.3.电解液电解液(100mol/m(100mol/m3 3磷酸磷酸缓冲液缓冲液) )4.4.AgAg2 2O O2 2电极电极( (阴极阴极) )5.5.PtPt电极电极( (阳极阳极) )6.6.聚四氟乙烯膜聚四氟乙烯膜 46甲酸传感器甲酸传感器原理原理v将产生氢的将产生氢的酪酸梭状芽菌酪酸梭状芽菌固定在低温胶冻膜上，固定在低温

25、胶冻膜上，并把它固定在并把它固定在燃料电池燃料电池PtPt电极电极上；上；v当传感器浸入含有甲酸的溶液时，甲酸通过聚四当传感器浸入含有甲酸的溶液时，甲酸通过聚四氟乙烯膜向酪酸梭状芽菌扩散，被氟乙烯膜向酪酸梭状芽菌扩散，被资化后资化后产生产生H H2 2, ,而而H H2 2又穿过又穿过PtPt电极表面上的聚四氟乙烯膜与电极表面上的聚四氟乙烯膜与PtPt电电极产生极产生氧化还原反应而产生电流氧化还原反应而产生电流，此电流与微生，此电流与微生物所产生的物所产生的H H2 2含量成正比，而含量成正比，而H H2 2量又与待测甲酸量又与待测甲酸浓度有关，因此传感器能测定发酵溶液中的甲酸浓度有关，因此传

26、感器能测定发酵溶液中的甲酸浓度。浓度。 4711.4 免疫传感器免疫传感器v免疫传感器的工作原理免疫传感器的工作原理v免疫传感器的结构免疫传感器的结构 48免疫传感器的工作原理免疫传感器的工作原理v基本原理是免疫反应。基本原理是免疫反应。利用固定化抗体（或抗原）膜与相应利用固定化抗体（或抗原）膜与相应的抗原（或抗体）的特异反应，使得生物敏感膜的电位发生的抗原（或抗体）的特异反应，使得生物敏感膜的电位发生变化。变化。v抗原或抗体一经固定于膜上，就形成具有识别免疫反应强烈抗原或抗体一经固定于膜上，就形成具有识别免疫反应强烈的分子功能性膜。如，抗原在乙酰纤维素膜上进行固定化，的分子功能性膜。如，抗原

27、在乙酰纤维素膜上进行固定化，由于蛋白质为双极性电解质，（正负电极极性随值而变）由于蛋白质为双极性电解质，（正负电极极性随值而变）所以所以抗原固定化膜抗原固定化膜具有表面电荷。其具有表面电荷。其膜电位膜电位随膜电荷要变化。随膜电荷要变化。故根据抗体膜电位的变化，可测知抗体的附量。故根据抗体膜电位的变化，可测知抗体的附量。 49免疫传感器的结构免疫传感器的结构3 3室注入含室注入含有抗体的有抗体的盐水盐水抗体与固抗体与固定化抗原定化抗原膜上的抗膜上的抗原相结合原相结合膜表面吸膜表面吸附抗体附抗体膜带电状膜带电状态变化态变化1 1、2 2室内室内的电极产的电极产生电位差生电位差 5011.5 半导体

28、生物传感器半导体生物传感器v酶光敏二极管酶光敏二极管v酶酶FETFET 51酶光敏二极管酶光敏二极管v酶光敏二极管由催化发光反应的酶和光敏二酶光敏二极管由催化发光反应的酶和光敏二极管极管( (或晶体管或晶体管) )半导体器件构成；半导体器件构成；v在硅光敏二极管的表面透镜上涂上一层过氧在硅光敏二极管的表面透镜上涂上一层过氧化氢酶膜，即构成了检测过氧化氢的酶光敏化氢酶膜，即构成了检测过氧化氢的酶光敏二极管；二极管；v当二极管表面接触到过氧化氢时，当二极管表面接触到过氧化氢时，由于过氧由于过氧化氢酶的催化作用，加速发光反应，产生的化氢酶的催化作用，加速发光反应，产生的光子照射到硅光敏二极管光子照射

29、到硅光敏二极管pnpn结点，从而改变结点，从而改变了二极管的导通状态。了二极管的导通状态。即将发光效应转换成即将发光效应转换成光敏二极管的光电流，从而检测出过氧化氢光敏二极管的光电流，从而检测出过氧化氢及其浓度大小。及其浓度大小。 52酶光敏二极管的结构酶光敏二极管的结构 53酶酶FET 54结构与工作原理结构与工作原理v结构：大多数由以有机物所制作的敏感膜与结构：大多数由以有机物所制作的敏感膜与HFET(HFET(氢离子场效应管氢离子场效应管) )组成。组成。v制法：去掉制法：去掉FETFET的栅极金属，在此处固定生物敏的栅极金属，在此处固定生物敏感膜，如感膜，如氮化硅膜氮化硅膜，它易于被离

30、子和水分渗透，它易于被离子和水分渗透，而且表面一旦与若干水分溶化在一起时（称为水而且表面一旦与若干水分溶化在一起时（称为水合作用），下式中的电位与氢离子浓度倒数的对合作用），下式中的电位与氢离子浓度倒数的对数数( (即即PHPH值值) )成比例。成比例。pHFRTEE303.20 55举例举例：用电子聚合物将丁酰胆碱脂酶固定在：用电子聚合物将丁酰胆碱脂酶固定在ISFET ISFET 电极电极的敏感栅极上来测定敌敌畏的敏感栅极上来测定敌敌畏（1 1） 检测原理检测原理：溶液：溶液pH 值变化的减少量值变化的减少量(即抑制率即抑制率) 与农药的浓度呈相关关系与农药的浓度呈相关关系（2）器件设计）器

31、件设计 电子聚合物生物传感器阵列单元的电子聚合物生物传感器阵列单元的MOSMOS场效应管剖面示意图场效应管剖面示意图其中，其中，4 4是是SiSi3 3N N4 4 钝化层，钝化层，5 5是是电子聚合物层电子聚合物层, 6, 6是是生物材料层生物材料层 56场效应管芯片的梳妆结构示意图场效应管芯片的梳妆结构示意图 57（3）制备工艺）制备工艺采用标准的采用标准的MOS工艺制作出工艺制作出MOS场效应管场效应管 ；刻蚀去除栅区的金属铝刻蚀去除栅区的金属铝 ；运用运用PVD法在梳状栅区沉积法在梳状栅区沉积Si3N4钝化层钝化层 （80-150 nm）；）；采用自组装法在采用自组装法在Si3N4钝化

32、层上制备厚度为钝化层上制备厚度为1-2m的电子的电子聚合物层聚合物层 (PEDOT)；在在PEDOT层上沉积层上沉积23 m的生物活性材料酶的生物活性材料酶 ； 引线、封装引线、封装 。 58电子聚合物电子聚合物ENFETENFET的性能测试系统的性能测试系统 5901002003004005006007003.353.403.453.503.553.603.653.703.753.803.85H+ 离子浓 度减小IDS (mA)Time (s)电子聚合物电子聚合物ENFET在不同在不同pH值的缓冲溶液中值的缓冲溶液中的电流值与时间的关系的电流值与时间的关系由上而下，其由上而下，其pH值分别为

33、值分别为6.2，6.8，7.5，8.6，9.2 6.06.57.07.58.08.59.09.53.33.43.53.63.73.83.9IDS (mA)pH 600501001502002503004.654.704.754.804.854.904.95IDS (mA)Time(s)底 物 7.26x10-6 mol/l 3.62x10-5 mol/l 1.45x10-4 mol/l 2.9x10-4 mol/l 5.8x10-4 mol/l 1.16x10-3 mol/l电子聚合物基酶电极生物传感器在不同浓度的敌敌畏溶液中所测得的漏电流与时间的关系 6111.6 生物传感器应用与未来生物传

34、感器应用与未来v应用：发酵工业、医疗机构、军事应用：发酵工业、医疗机构、军事v发展方向：发展方向：1.1.集成化微型生物传感器的研究集成化微型生物传感器的研究2.2.生物芯片生物芯片( (仿人脑仿人脑) )3.3.仿生传感器仿生传感器( (蝙蝠的超声波定位、海豚的声蝙蝠的超声波定位、海豚的声纳导航测距、信鸽的方向识别、狗的嗅觉纳导航测距、信鸽的方向识别、狗的嗅觉) ) 62 63生物芯片就是在一块玻璃片、硅片、尼龙膜等生物芯片就是在一块玻璃片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品，然后由一种仪器收集信号，材料上放上生物样品，然后由一种仪器收集信号，用用计算机计算机分析数据结果。分析数据结果。生物芯片的集成，是生物材料的集成。生物芯片的集成，是生物材料的集成。 64本章小结本章小结v概念概念: :生物传感器生物传感器v问题问题1:1:请问生物传感器有哪些组成部分请问生物传感器有哪些组成部分? ?v问题问题2:2:简要说明一下生物传感器的固定方法，简要说明一下生物传感器的固定方法，并分别进行比较。并分别进行比较。