淺論生物傳感器的發(fā)展與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

孔揚(yáng)

摘要：生物傳感器目前發(fā)展非常迅速，應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛。它是一種利用了其對生物物質(zhì)敏感這一特性，將生物濃度轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測的儀器，具有接受器與轉(zhuǎn)換器的功能。該傳感器設(shè)備簡單，容易操作，在環(huán)境檢測、食品檢測、生物制藥等等方面有著非常廣泛的應(yīng)用，對人們的生活產(chǎn)生了重大的影響。本文對生物傳感器做了詳細(xì)說明，對其發(fā)展的前景做了展望并對其在國內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀做了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：生物傳感器；微生物傳感器；DNA傳感器

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）030-000-01

前言

從1967年烏普迪克研制出第一個(gè)生物傳感器—葡萄糖傳感器開始，生物傳感器的發(fā)展已經(jīng)有近50年的歷史，已經(jīng)有了第二代，第三代的技術(shù)產(chǎn)品，是生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測方法與監(jiān)控的方法。隨著社會的發(fā)展，生物傳感器技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的臨床醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、食品和藥物分析等研究中得到了深度的重視、廣泛的應(yīng)用并有美好的未來。

一、生物傳感器的組成部分和基本原理

生物傳感器主要是由分子識別部分和轉(zhuǎn)換部分組合構(gòu)成，它的敏感元件是生物活性單元，，轉(zhuǎn)換元件是物理、化學(xué)等轉(zhuǎn)換元件?；驹硎抢蒙镒R別元件中的生物材料特異性來識別待檢測的物質(zhì)成分，待測物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入固定化生物敏感膜層（分子識別部分），經(jīng)分子識別發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的信號被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器（轉(zhuǎn)換部分）轉(zhuǎn)變成可以定量進(jìn)行處理的電信號，根據(jù)電信號的大小和待檢測物質(zhì)之間存在相關(guān)性經(jīng)過檢測放大器進(jìn)行輸出得到待測物濃度。是一種高效、科學(xué)、準(zhǔn)確度高的新型傳感器。

二、生物傳感器的主要分類

生物傳感器的分類方法非常多，包括了從被檢測的生命物質(zhì)，各種生命物質(zhì)相互的作用，傳感器的器件檢測的原理等等各個(gè)方面，各種分類方式有時(shí)候會相互交叉，本文從三個(gè)方面來給生物傳感器做一個(gè)分類，第一是從被測的生命物質(zhì)本身的特性來看，考慮到敏感物質(zhì)有酶、微生物、各種細(xì)胞組織，傳感器可分酶傳感器、微生物傳感器免疫傳感器等。第二從傳感器的分子識別部分來看，可以分為生物親和型傳感器和代謝催化型生物傳感器等。第三從傳感器的轉(zhuǎn)換器的部分可以分為電化學(xué)生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測熱測溫型生物傳感器等。

三、生物傳感器在我國的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

因?yàn)樯飩鞲衅骶哂谐杀静桓?，攜帶方便這些特點(diǎn)所以具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，本文從醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、環(huán)境檢測和食品發(fā)酵工業(yè)來描述其在我國的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。

1.醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要組成部分，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法操作過程繁瑣，周期長，不能夠滿足臨床醫(yī)學(xué)的需要，而生物傳感器為建立快速檢驗(yàn)提供了可能，利用生物傳感器的高度選擇性的生物敏感基元，可以高效快速得檢測體液中的各種化學(xué)成分，比如乳酸、尿酸、谷氨酸以及很多致癌的物質(zhì)，在民用中可以為疾病的預(yù)防和醫(yī)生的診斷提供依據(jù)，比如使用比較頻繁的基因傳感器中的DNA傳感器可以快速對結(jié)核桿菌、艾滋病毒進(jìn)行快速檢測，在各大醫(yī)院已經(jīng)普遍推廣和使用。由于可以快速測量出細(xì)菌和病毒，在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也可以防御生化武器的侵襲。

2.環(huán)境檢測

環(huán)保問題我是我國一個(gè)引起關(guān)注比較重要的領(lǐng)域，環(huán)境的保護(hù)涉及的方面很多，比如酸雨檢測、農(nóng)藥殘留檢測，水體的安全、大氣污染物檢測等等，目前有大量的生物傳感器被投入到大氣和水體污染物的檢測中，快速得到檢測結(jié)果并且能夠?qū)嵤┓烙透倪M(jìn)的措施。

3.食品發(fā)酵工業(yè)

在食品發(fā)酵工業(yè)中，由于大規(guī)模的生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中對酶的干擾是比較頭疼的問題，需要有一種成本低廉，操作簡單的設(shè)備來測量和消除發(fā)酵過程中的的酶的干擾因素，微生物傳感器具有不受發(fā)酵液混濁程度的限制，成本低廉這些特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛的用于發(fā)酵工業(yè)，主要是在工業(yè)過程中原料、代謝物測定，微生物細(xì)胞的總量測定這些主要的工業(yè)環(huán)節(jié)中起到了至關(guān)重要的作用。除此之外還可以檢測食品的營養(yǎng)成分，有害成分，比如檢測葡萄糖的含量和亞硫酸的含量。給企業(yè)提供了方便也給我們的生活提供了保障。

四、發(fā)展前景預(yù)測

生物傳感器的發(fā)展和使用是一個(gè)多門學(xué)科交叉的模式，是社會發(fā)展過程中必不可少的越來越重要的組成部分，滲透到各行各業(yè)中，功能更加地全面，更加地微型化和智能化，未來的生物傳感器將會代替生物的各種感覺器官，將仿生傳感器提高到一個(gè)新的層次，并且能夠和計(jì)算機(jī)完美結(jié)合，更加科學(xué)準(zhǔn)確得提供檢測結(jié)果，使用芯片化技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測的集成化是生物傳感器發(fā)展的必然趨勢，隨著固定化技術(shù)的完善，生物傳感器未來一定會有更大的影響力和社會滲透度并且在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中起到更重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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