Piezoelektrische Sensoren Die Schwingungsfrequenz eines Quarzes ist umgekehrt proportional zur Wurzel seiner Masse. Ein mit Enzymen, Antikörpern oder anderen Bindern beschichteter Quarzkristall lässt sich somit als Mikrowaage verwenden. Ein besonders empfindlicher (sensitiver) Spezialfall sind die Oberflächenwellensensoren (SAW-Sensoren, Surface Acoustic Waves). Hierbei werden auf einem piezoelektrischen Quarz zwei Beschichtungen aufgebracht, die als Sender bzw. Empfänger dienen und nach elektrischer Anregung akustische Oberflächenwellen aussenden. Immunreaktionen bewirken durch Bindung eines Antigens an einen Antikörper eine Änderung der Oberfläche und damit eine Änderung der Resonanzfrequenz der Welle.
Optische Sensoren
Mit diesen Sensoren verfolgt man in der Praxis vor allem den Sauerstoffgehalt in Flüssigkeiten. Als Messprinzip liegt hier die Fluoreszenzlöschung zugrunde. Als Messeinrichtung dient ein Lichtwellenleiter, an dessen Ende ein Indikator aufgebracht ist. Die Lumineszenz- oder Absorptionseigenschaften dieses Indikators sind von chemischen Größen, wie der Sauerstoffkonzentration abhängig. Eine andere einsetzbare Methode beruht auf der Evaneszenz, die bei der Totalreflexion am Übergang vom optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium auftritt. Hierbei kann von einem Fluoreszenz-markierten Analyt Fluoreszenzlicht in den Lichtleiter eingekoppelt und darüber eine Aussage über die Konzentration gemacht werden. Dieses Verfahren benutzt man zur Bestimmung von Antigenen über eine Reaktion mit einem spezifischen Antikörper an der Oberfläche eines Lichtleiters. Die Methode kann man empfindlicher machen, wenn man auf der Oberfläche des Lichtleiters noch einen dünnen Metallfilm anbringt. Hierbei treten in dem Metallfilm Dichteschwankungen freier Ladungsträger auf (Plasmonen). Bei einem derartigen Sensor nach dem Prinzip der Surface Plasmon Resonance wird der Metallfilm zusätzlich mit Dextranen beschichtet, an die Analyt-spezifische Antikörper gebunden werden können.
Elektrochemische Detektion
durch Amperometrie: Bei der Amperometrie wird in einer Messkammer an zwei Elektroden bei konstant gehaltener Spannung der Stromfluss gemessen. Sie ist geeignet für Stoffwechselprodukte, die leicht oxidiert oder reduziert werden können. Oftmals werden auch Mediatoren eingesetzt, das sind Redoxpaare, die bei der Oxidation des eigentlichen Substrats indirekt eingreifen und zum Elektronentransfer dienen. Wird z.B. ein zu bestimmendes Substrat von FAD, das Coenzym der meisten Oxidasen ist, oxidiert, wobei FAD zu FADH reduziert wird, so wird FADH anschließend von der oxidierten Form des Mediators wieder zu FAD oxidiert. Die dabei entstehende reduzierte Form des Mediators wird anodisch wieder oxidiert. Über Aufnahmen der Strom-Spannungskurven lassen sich Aussagen zum Redoxverhalten und zur Konzentration des eigentlichen Substrats machen. Als Mediatoren werden z.B. Hydrochinon oder Derivate des Ferrocens benutzt. Der Vorteil von Mediatoren ist, dass man eine viel niedrigere Spannung vorgeben kann und damit unerwünschte Nebenreaktionen vermeidet. Amperometrische Biosensoren werden z.B. eingesetzt zur Bestimmung von Glucose, Cholesterin, Fettsäuren und L-Aminosäuren mit den entsprechenden Enzymen als Oxidasen.
durch Potentiometrie: Die Potentiometrie wird bei ionischen Reaktionsprodukten eingesetzt. Die quantitative Bestimmung dieser Ionen erfolgt anhand ihres elektrischen Potentials an einer Messelektrode, die zur Bestimmung eines Substrats mit einem geeigneten Enzym belegt ist. Bei Hydrolasen, z.B. Urease, wird so die Änderung des pH-Wertes oder die Änderung von Ammoniumionen bzw. Hydrogencarbonationen bestimmt. Als Messelektroden werden häufig ionensensitive Feldeffekttransistoren (ISFET) oder Metalloxid-beschichtete Säureelektroden (MOSFET) verwendet. Als Referenzelektrode benutzt man eine Elektrode gleichen Typs, jedoch ohne Belegung mit einem Enzym. Die potentiometrische Methode wird eingesetzt zur Bestimmung von z.B. Harnstoff, Kreatinin oder Aminosäuren.
mit ionenselektiven Elektroden: Werden diese mit einem Enzym belegt, so arbeiten sie nach dem gleichen Prinzip wie bei der Potentiometrie beschrieben.
Interferometrische Detektion

hierbei wechselwirken die Biomoleküle mit einer Polymerschicht deren Dickenänderung mit der reflektometrische Interferenzspektroskopie verfolgt wird.