2026.07.13
化學反應系列
🧬生物感測器（Biosensor）
生物感測器（Biosensor）：將生物辨識轉換為可量測訊號的智慧分析技術
生物感測器（Biosensor）是一種能夠將生物分子與目標物之間的專一性辨識反應，轉換成可量測訊號的分析裝置。它結合了生物學、化學、材料科學及電子工程，已廣泛應用於醫療診斷、食品安全、環境監測、生物科技及精準醫療等領域。
一、生物感測器的運作流程
- ① 樣品導入（Sample Introduction） 待測樣品可能包含： • 葡萄糖（Glucose） | • 病原體（Pathogens） | • 毒素（Toxins） | • 荷爾蒙（Hormones） | • DNA／RNA | • 蛋白質 | • 其他生物標記（Biomarkers）
- ② 生物辨識（Biorecognition） 生物辨識元件（Bioreceptor）會選擇性辨識目標分子。常見辨識材料包括：酵素、抗體、核酸（DNA／RNA）、適體、活細胞、受體蛋白。 * 只有目標分析物能與辨識元件結合，因此具有高度專一性。
- ③ 訊號轉換（Signal Transduction） 當目標物完成辨識後，轉換器（Transducer）會將生物反應轉換成可測量的訊號，例如： • 電流 | • 電壓 | • 光訊號 | • 熱訊號 | • 機械訊號
- ④ 訊號處理（Signal Processing） 電子電路會將原始訊號進行：放大（Amplification）、濾波（Filtering）、數位化（Digital Conversion）。 * 最後輸出分析結果，例如：濃度、定量數值、即時監測資訊。
■ 生物辨識核心
辨識層是整個 Biosensor 的核心。只有目標分子（Target Analyte）能與辨識元件結合，其他分子則不會產生反應，因此能提供良好的選擇性（Selectivity）。
二、生物感測器的重要性能
- ✓ 選擇性（Selectivity）：是否能精準辨識目標分析物。
- ✓ 靈敏度（Sensitivity）：微量濃度變化是否能被有效偵測。
- ✓ 偵測極限（Limit of Detection, LOD）：可量測的最低分析物濃度。
- ✓ 響應時間（Response Time）：從加入樣品到得到結果所需時間。
- ✓ 穩定性（Stability）：長時間使用後是否仍維持一致性能。
- ✓ 再現性（Reproducibility）：不同批次或重複測試是否得到一致結果。
三、應用案例與常見訊號轉換器
■ 應用案例：葡萄糖生物感測器
目前最常見的 Biosensor 即為血糖機。其原理為：葡萄糖（Glucose） → 葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase） → 產生過氧化氫（H₂O₂） → 電極量測電子轉移 → 轉換為電流訊號 → 換算成血糖濃度。
■ 常見訊號轉換器（Transducer）
- ⚡ 電化學式（Electrochemical） 利用電子轉移產生電流或電壓。 • 應用：血糖機、電化學生物感測器、重金屬分析
- 🔬 光學式（Optical） 量測吸光度、螢光、拉曼散射或反射光變化。 • 應用：光學生物晶片、免疫分析、螢光檢測
壓電式（Piezoelectric） 透過表面質量變化造成共振頻率改變。 • 應用：石英晶體微天平（QCM）、即時分子交互作用分析、生物薄膜監測
■ 生物感測器的應用領域
臨床診斷 ｜ 精準醫療 ｜ 病毒與細菌快速檢測 ｜ 食品安全監測 ｜ 農業檢測 ｜ 水質與環境污染監測 ｜ 生技製程監控 ｜ 工業製程分析四、相關化學與生物材料清單
■ 核心材料清單
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GlucoseCAS No.：50-99-7
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Glucose Oxidase (GOx)CAS No.：9001-37-0
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Horseradish Peroxidase (HRP)CAS No.：9003-99-0
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Hydrogen PeroxideCAS No.：7722-84-1
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Potassium FerricyanideCAS No.：13746-66-2
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Potassium Ferrocyanide TrihydrateCAS No.：14459-95-1
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Potassium Chloride (KCl)CAS No.：7447-40-7
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Sodium Chloride (NaCl)CAS No.：7647-14-5
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Phosphate Buffered Saline (PBS)CAS No.：N/A（混合配方）
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Phosphate BufferCAS No.：N/A（Buffer Solution）
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Sodium Phosphate DibasicCAS No.：7558-79-4
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Sodium Phosphate MonobasicCAS No.：7558-80-7
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Bovine Serum Albumin (BSA)CAS No.：9048-46-8
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EthanolCAS No.：64-17-5
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MethanolCAS No.：67-56-1
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AcetoneCAS No.：67-64-1
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Sulfuric AcidCAS No.：7664-93-9
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Hydrochloric AcidCAS No.：7647-01-0
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Sodium HydroxideCAS No.：1310-73-2
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Gold Nanoparticles (AuNPs)CAS No.：7440-57-5（Au）
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Silver Nanoparticles (AgNPs)CAS No.：7440-22-4（Ag）
■ 電化學生物感測器（Electrochemical Biosensor）常用材料
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Potassium FerricyanideCAS No.：13746-66-2
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Potassium Ferrocyanide TrihydrateCAS No.：14459-95-1
- 常用核心電極組件： Screen-Printed Carbon Electrode (SPCE) ｜ Gold Electrode ｜ Glassy Carbon Electrode (GCE) ｜ Platinum Electrode
■ 免疫感測器（Immunosensor）
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Anti-Human IgG AntibodyCAS No.：N/A（蛋白質無固定 CAS）
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StreptavidinCAS No.：9013-20-1
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BiotinCAS No.：58-85-5
■ DNA／RNA 生物感測器
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DNA OligonucleotideCAS No.：N/A
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RNA OligonucleotideCAS No.：N/A
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SYBR Green ICAS No.：163795-75-3
💡 小知識
隨著奈米材料、微流體晶片、人工智慧（AI）及穿戴式裝置快速發展，新一代生物感測器正朝向高靈敏度、小型化、即時監測、多重檢測及智慧醫療方向持續進化，成為現代生醫科技的重要核心技術之一。
景明化工持續關注國際前沿技術發展趨勢，提供相關領域、學術研究及產品開發所需之高品質化學材料與配套解決方案，協助客戶加速研發與創新進程。
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