生物技术通报　　BiotechnologyInformation　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2000年第3期

综述与专论

生物传感器在环境污染监测中的应用研究3

ApplicationofBiosensorinEnvironmentalPollutantsMonitoring

王建龙1　张　悦　施汉昌　钱　易

Wangjianlong1　ZhanYue　ShiHanchang　QianYi

清华大学环境科学与工程系　环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084

StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentSimulationandPollutionControl,　DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineer2ing,TsinghuaUniversity,Beijing100084

摘　要:　简要介绍了生物传感器的基本组成、工作原理、分类及特点,重点论述了生物传感器在环境污染监测方面应用的研究进展。

关键词:　生物传感器;环境污染;环境监测

Abstract:　Basedonbrieflyintroducingthebasiccompositionofbiosensors,thepaperfocusedonreviewingtheapplicationsofbiosensorsofpollutants.Keywords:　Biosensor;environmental　　为:一种小型化的某种离子具有应答反应,并能产生一个与此化合物或离子浓度成比例的分析信号的传感器。生物传感器应用的是生物机理,与传统的化学传感器和离线分析技术(如HPLC或质谱)相比有着许多不可比拟的优势,如高选择性、高灵敏度、较好的稳定性、低成本、能在复杂的体系中进行快速在线连续监测。它在环境保护领域里有着广阔的应用前景。

生物传感器是将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的一种分析装置。产生信号的来源包括:质子(H+)浓度的变化;一些气体如氨和氧气的排放或吸收;光的释放、吸收或反射;热的释放;生物质的改变等等。然后传导器通过电化学、热学、光学或压电学的方法将这些信号转变成可以测量的信号如电流、电势、温度变化、光吸收或生物质的增加等。这个信号能够进一步被放大、处理或储存起来以备后用。

最先问世的生物传感器是酶电极。Clark和

Lyons最先提出酶电极的设想,他们把酶溶液夹在两层透析膜之间形成一层薄的液层,再紧贴在pH电极、氧电极和电导电极上,用于监测液层中的反应。最先创建固定化酶传感器的是Updike和Hicks。此后,不同底物酶电极的报道相继出现。20世纪70年代中期,人们注意到酶电极的寿命一般都比较短,提纯的酶价格也比较昂贵,而各种酶多数来自微生物或动植物组织,因此就自然地启发人们研究酶电极的衍生物:微生物电极、细胞器电极、动植物组织电极以及免疫电极等新型生物传感器,使生物传感器的类型大大增多。

本文介绍了生物传感器的近期研究进展和在环境污染监测中的应用。

1　生物传感器的基本组成和工作原理

生物传感器由敏感元件,即生物元件和信号传导器组成。下面列出了各种用来制作生物传感器的生物元件和传导器。原则上讲,任何一种接受器都可以与适当的传导器结合起来制造出具有操作性能

3863基金资助项目(课题编号:818-Q-08)

1联系人,电话:62785684,62772837;传真:62771472;Email:wangj1@tsinghua.edu.cn