生物传感器是一种特殊的化学传感器，主要由生物传感元件和信号处理器组成。其中，生物传感元件是生物传感器的关键，直接决定传感器的灵敏度和选择性。
什么是生物传感元件？
生物传感元件，也叫做生物敏感膜，当待测物质接触到生物敏感膜时，常常会有物理或者化学反应，生物敏感膜对待测生物分子具有特异性识别，并将反应信号放大。蛋白质、酶、抗原抗体、核酸、生物膜、细胞、组织、微生物等均可作为生物敏感膜的材料。
电化学生物传感器原理示意图
丝网印刷生物传感器生物传感元件特点
因为生物具有活性，且要与丝网印刷技术结合，所以生物传感元件要满足以下要求：
1.来源容易，价格便宜，能够满足一次性使用的要求；
2.稳定性好，由于因为一次性传感器在使用中不能标定，酶活性的半衰期要长(1年以上)，否则在贮存中的部分失活会造成可观的测定误差。
生物传感元件生物活性物质的选择
在通过丝网印刷法制备生物传感器时，为了提高保险系数，常常要采取一些提高酶稳定性的措施。为满足上述生物传感元件需满足的要求，生物活性物质以氧化还原酶类应用最为广泛。酶可以单独使用，也可以加入化学介体（如二茂铁、苯醌或活性染料等）以降低工作电位。
生物传感元件在电极表面的固定方法
生物敏感元件在电极表面的固定方法有共价结合法、交联法和吸附法。在血糖监测领域，如今大火的持续血糖监测（CGM）系统作为生物传感器应用在医疗器械领域的代表，其传感器制备过程中，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）
生物传感元件在电极表面固定时，既可以通过与碳浆混合直接印刷到工作电极上，也可以在电极印刷完成后用生物喷墨仪自动滴加到电极表面。如果采取印刷法，需要将生物敏感元件与油墨小心混合制成敏感元件油墨。不足之处是在实验室条件下不容易实现，因为要制备足够多的油墨供印刷，消耗的酶量太大。喷墨法则比较灵活，目前广泛用于印刷生物传感器的制备中。有时为了防止酶的泄露或抗干扰，在酶层上面再印刷一层CA（醋酸纤维素）膜或Nafion膜。
同样以CGM传感器为例，外膜设计是其重要的技术壁垒。目前，PU（聚氨酯）、Nafion、PTFE（聚四氟乙烯）、PC（聚碳酸酯）等各类材料都被用于CGM传感器的研究，但仅PU及其改性材料被应用于CGM产品中。柏医健康研发的生物兼容性高分子涂层能够降低植入电极的囊膜厚度及保持物质交换的特性，最终保持信号的长期稳定性，从而为实现“免校准”算法奠定生理基础条件，且细胞毒性、致敏试验、皮内刺激性等10余项生物兼容性检测结果优异。
柏医研发的生物兼容性高分子材料
产品生物兼容性检测结果
注：依照ISO 10993-1:2018 生物学评价终点标准监测
参考文献：
[1] 张先恩. 生物传感器[M]. 北京: 化学工业出版社, 2006.
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