【導讀】生物傳感器是化學(xué)傳感器的一種，核心部分是以諸如細胞、微生物、組織等的生物活性單元為基礎的敏感基元，傳感器捕捉到基元和目標之間的反應并將其用電信號輸出。由于生物傳感器具有操作簡(jiǎn)單、花費時(shí)間較少等優(yōu)點(diǎn)，在醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。下文將介紹生物傳感器的工作原理及在醫學(xué)領(lǐng)域的具體應用。
在醫學(xué)中有多種檢驗方法，一般的方法是在實(shí)驗室檢驗，但是這種檢驗方法過(guò)程繁瑣，花費時(shí)間較長(cháng)，逐漸無(wú)法滿(mǎn)足現代臨床醫學(xué)的需求，生物傳感器的出現大大改觀(guān)了這種現象。
1.原理和結構
傳感器中包含抗體、抗原、蛋白質(zhì)、DNA 或者酶等生物活性材料，待測物質(zhì)進(jìn)入傳感器后，分子識別然后發(fā)生生物反應并產(chǎn)生信息，信息被化學(xué)換能器或者物理?yè)Q能器轉化為聲、光、電等信號，儀器將信號輸出，我們就能夠得到待測物質(zhì)的濃度。傳感器的主要組成部分是感受器和換能器，再將信號通過(guò)自動(dòng)化儀表技術(shù)和微電子技術(shù)處理，就能構成各種儀器或者系統。
2.分類(lèi)和特點(diǎn)
按照換能器種類(lèi)分類(lèi)，可以分為聲波傳感器、半導體傳感器、熱傳感器、阻抗傳感器等 ；按照分子識別元件種類(lèi)分類(lèi)，可以分為免疫傳感器、細胞傳感器和組織傳感器等。
傳統醫學(xué)檢驗大多是酶分析法，這種方法步驟繁瑣，費用較高，而采用生物傳感器的方法，雖然試劑價(jià)格昂貴但是可以多次使用；生物傳感器有很強的轉移性，即只對特定的底物發(fā)生反應，不論其濁度和顏色如何 ；再者分析速度較快，一般一分鐘就能得到結果 ；誤差能夠控制在 1% 以?xún)?，準確度可以保證 ；相對于酶分析法操作更加簡(jiǎn)便，可以進(jìn)行自動(dòng)化分析 ；生物傳感器檢驗效率更高。上述都是生物傳感 器的優(yōu)點(diǎn)。
3.醫學(xué)領(lǐng)域中的運用
生物傳感器有很多種，下面針對其中幾種傳感器在醫學(xué)領(lǐng)域中的運用展開(kāi)分析。
3.1 微生物傳感器
微生物傳感器的感受器是含有微生物的膜，工作原理是微生物會(huì )消耗待測溶液中的溶解氧，放出熱量或者光，達到定量檢測待測物質(zhì)的目的。相對于酶傳感器，微生物傳感器使用穩定并且成本更低，但是使用范圍不及酶傳感器，數據顯示，微生物傳感器能夠檢測的物質(zhì)約為 60 種到 70 種。微生物會(huì )受到待測物質(zhì)的毒害影響，這是影響傳感器準確度和壽命的主要因素，解決了這個(gè)問(wèn)題，微生物傳感器市場(chǎng)化指日可待。
3.2 酶傳感器
這種傳感器的敏感元件是固定化酶，使用酶傳感器就不需要花費大量精力去提取酶。臨床上測定尿素、葡萄糖、乳酸、天門(mén)冬酰胺等生化指標可以采用酶傳感器，例如現在的葡萄糖酶傳感器已經(jīng)發(fā)展到了第四代，應用范圍廣泛，并且國際上乳酸酶傳感器技術(shù)已經(jīng)相當成熟。臨床上要檢驗患者腎功能就要進(jìn)行腎功能診斷，然后針對性的實(shí)施人工透析，這種情況下就要使用尿素傳感器。酶傳感器研究時(shí)間和發(fā)展時(shí)間都較長(cháng)，市場(chǎng)上的酶傳感器已經(jīng)達到了超過(guò) 200 種。
3.3 基因傳感器
基因傳感器是近年來(lái)才出現的一種傳感器，但是技術(shù)先進(jìn)，國內外也有很多專(zhuān)家學(xué)者針對基因傳感器進(jìn)行研究，現在已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一?；騻鞲衅鞯幕A是雜交高特異性，一般基因傳感器上有 30 個(gè)左右的核苷酸單鏈核酸分子，通過(guò)和靶序列雜交測定目標核酸分子?，F在研究和使用較多的基因傳感器是 DNA傳感器，主要用于結核桿菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的檢測，從而達到診斷疾病的目的。
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