生物傳感器及其應用（三）

2.4  醫學

        醫學領域的生物傳感器發揮著越來越大的作用。生物傳感技術不僅為基礎醫學研究及臨床診斷提供了一種快速簡便的新型方法，而且因為其專一、靈敏、響應快等特點，在軍事醫學方面，也具有廣的應用前景。

        (1)臨床醫學

        在臨床醫學中，酶電極是最早研制且應用最多的一種傳感器，目前，已成功地應用于血糖、乳酸、維生素C、尿酸、尿素、谷氨 酸、轉氨酶等物質的檢測。其原理是:用固定化技術將酶裝在生物敏感膜上，檢測樣品中若含有相應的酶底物，則可反應產生可接受的信息物質，指示電極發生響應 可轉換成電信號的變化，根據這一變化，就可測定某種物質的有無和多少。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物傳感器，在臨床中應用的微生物傳 感器有葡萄糖、乙醉、膽固醇等傳感器。若選擇適宜的含某種酶較多的組織，來代替相應的酶制成的傳感器稱為生物電極傳感器。如用豬腎、兔肝、牛肝、甜菜、南 瓜和黃瓜葉制成的傳感器，可分別用于檢測谷酰胺、鳥嘌呤、過氧化氫、酪氨酸、維生素C和胱氨酸等。

        DNA傳感器是目前生物傳感器中報道最多的一種，用于臨床疾病診斷是DNA傳感器的最大優勢，它可以幫助醫生從 DNA、RNA、蛋白質及其相互作用層次上了解疾病的發生、發展過程，有助于對疾病的及時診斷和治療。此外，進行藥物檢測也是DNA傳感器的一大亮 點。Brabec等人利用DNA傳感器研究了常用鉑類抗癌藥物的作用機理并測定了血液中該類藥物的濃度。

        (2)軍事醫學

        在軍事醫學中，對生物毒素的及時快速檢測是防御生物武器的有效措施。生物傳感器已應用于監測多種細菌、病毒及其毒素，如炭疽芽胞桿菌、鼠疫耶爾森菌、埃博拉出血熱病毒、肉毒桿菌類毒素等。

        2000年，美軍報道已研制出可檢測葡萄球菌腸毒素B,蓖麻素、土拉弗氏菌和肉毒桿菌等4種生物戰劑的免疫傳感器。檢測 時間為3-l0min，靈敏度分別為10，50mg/L,5  x  10⁵，和5x10⁴cfu/ml。  Song等人制成了檢測霍亂病 毒的生物傳感器。該生物傳感器能在30min內檢測出低于1  x  l0^-5 mol/L的霍亂毒素，而且有較高的敏感性和選擇性，操作簡單。 該方法能夠用于具有多個信號識別位點的蛋白質毒素和病原體的檢測。

        此外，在法醫學中，生物傳感器可用作DNA鑒定和親子認證等。



3  前景與展望

        近年來，隨著生物科學、信息科學和材料科學發展成果的推動，生物傳感器技術飛速發展。但是，目前，生物傳感器的廣泛應用 仍面臨著一些困難，今后一段時間里，生物傳感器的研究工作將主要圍繞選擇活性強、選擇性高的生物傳感元件;提高信號檢測器的使用壽命;提高信號轉換器的使 用壽命;生物響應的穩定性和生物傳感器的微型化、便攜式等問題。可以預見，未來的生物傳感器將具有以下特點。

3.1  功能多樣化

        未來的生物傳感器將進一步涉及醫療保健、疾病診斷、食品檢測、環境監測、發酵工業的各個領域。目前，生物傳感器研究中的 重要內容之一就是研究能代替生物視覺、嗅覺、味覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物傳感器，這就是仿生傳感器，也稱為以生物系統為模型的生物傳感器。
3.2  微型化
        隨著微加工技術和納米技術的進步，生物傳感器將不斷的微型化，各種便攜式生物傳感器的出現使人們在家中進行疾病診斷，在市場上直接檢測食品成為可能。

3.3  智能化集成化
        未來的生物傳感器必定與計算機緊密結合，自動采集數據、處理數據，更科學、更準確地提供結果，實現采樣、進樣、結果一條龍，形成檢測的自動化系統。同時，芯片技術將愈加進人傳感器，實現檢測系統的集成化、一體化。

3.4  低成本高靈教度高穗定性高壽命

        生物傳感器技術的不斷進步，必然要求不斷降低產品成本，提高靈敏度、穩定性和壽命。這些特性的改善也會加速生物傳感器市場化，商品化的進程。在不久的將來，生物傳感器會給人們的生活帶來巨大的變化，它具有廣闊的應用前景，必將在市場上大放異彩。