生物传感器技术在医学领域中有广阔的应用前景，它具有专一、灵敏、响应快等特点，本篇文章将带大家简单了解下生物传感器的工作原理及主要分类。
什么是生物传感器
生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。用固定化的生物敏感材料（如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）作为识别元件，采用适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等）及信号放大器作为分析工具所构成的检测系统。
例如，在血糖监测领域，如今大火的持续血糖监测（CGM）系统最核心的部分便是生物传感器。柏医健康作为CGM领域全栈技术链主企业，基于Dexcom技术路线研发的拜怡康TaiChi-01持续血糖监测系统具有知识产权自主可控、工艺简单、响应快速、稳定性好、准确性高等优点。通过表面金属化、MEMS图案化工艺，实现4mm电极制备，比目前市面上流行的5mm电极短了20%，兼具高精度及低成本特性。利用国际首创先进涂层技术，开发穿刺力低于1N、直径仅0.45mm的穿刺针，仅需极小穿刺力即可完成无感植入。
拜怡康-TaiChi-01持续血糖监测系统
生物传感器工作原理
生物传感器是利用生物的因子或生物学原理来检测或计量化合物的装置。它通常利用纯化的酶、免疫系统、组织、细胞器或完整细胞作为催化剂，这些催化剂通常被固定化,，并与物化仪器相结合使用。物化仪器可监测被分析物质在固定的催化剂作用下所发生的物理/化学变化，并转换成电信号，其基本工作原理如图所示。
生物传感器工作原理
值得注意的是，在生物传感器制备过程中，生物敏感元件在基体电极表面的固定化是关键，决定了生物传感器的性能和应用价值。仍以CGM为例，CGM系统传感器植入皮下后，通常传感器中会采取过量的酶来保证在传感器寿命要求范围内，维持酶的活性是CGM传感器成功应用的关键。为提高CGM表面化学修饰层固定化效率，柏医健康自主研发了半自动化生物膜交联机（BEAuLink-100）、水平方向涂膜机（BEAuCoX-100）、垂直方向涂膜机（BEAuCoY-100），实现了CGM工件的表面生物膜自动固定化。
柏医健康自主研发半自动化生物膜交联机（BEAuLink-100）
生物传感器分类
生物传感器的类型和命名方法较多且不尽统一，一般按照下面三种分类方法对生物传感器进行分类，在实际中，三种分类方法之间经常互相交叉使用。
1.按分子识别元件不同的分类
按照分子识别元件的不同进行分类，生物传感器可以分为五类，即酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器和免疫传感器。这五类传感器所使用的敏感材料分别为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。1967年，S. J. Updike和G. P. Hicks在Nature第214卷上发表了论文The Enzyme Electrode（酶电极），研制出了第一个生物传感器——葡萄糖传感器，开创了生物传感器先河。
2.按换能器不同的分类
按照换能器的不同进行分类，生物传感器可以分为五类，即生物电极传感器、半导体生物传感器、光生物传感器、热生物传感器、压电晶体生物传感器。这五类传感器的换能器分别为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。
3.按被测物质与分子识别元件的相互作用方式分类
按照被测物质与分子识别元件的相互作用方式进行分类，生物传感器可以分为生物亲和型生物传感器、代谢型生物传感器和催化型生物传感器。
生物传感器分类
柏医健康生物传感解决方案
柏医健康作为一家集高端医疗器械CDMO功能的智能生物传感器及智能神经调控器的器械开发及制造企业，已成功地将物理气相沉积（PVD）技术、磁控溅射法与激光切割结合法制备技术、生物质修饰薄膜表面化学镀金技术、MEMS技术等关键核心技术应用到生物传感器制备中，在环保、高精度、高一致性等方面实现了重要突破，并已成功为国内外多家CGM企业赋能，提供生物电极、外膜材料、软硬技术、智能制造系统及研发技术服务。
柏医健康主要产品与技术服务
参考文献：
[1] 孙宝法.传感器原理与应用[M].3.清华大学出版社,2021.
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