生物传感器应用前景

生物传感器应用前景 生物传感器(biosensor) 是一类特殊形式的传感器, 是一种对生物物质敏感并将其待测物质转换为声、光、电等信号进行检测的仪器。它是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质) , 与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等) 及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。 上世纪50年代末, 美国太空总署首先利用虫光素酶, 建立快速检测超微量ATP 的技术。60年代末, 利用该技术对地球土壤样本的ATP 进行了检测, 为日后探测月球、火星是否存在生命进行了模拟试验。70年代后, 美、欧、日等国对各种生物传感器, 尤其是虫光素酶在医学、食品、环境诸领域的应用开展了广泛而系统的研究。80年代后, 各种生物传感器应用产品陆续推向市场。我国在这方面的工作虽然起步较晚, 但令人欣喜的是现在已经拥有自主知识产权的国产虫光素酶、D-荧光素、ATP快检试剂盒, ATP荧光法细菌总数快检系统也将面市,其它相关应用研究已经列入“十一五”国家科技支撑项目。 1 生物传感产品的应用领域与前景评价 1.1 医学应用 生物传感器在医学领域中的应用, 可以区分为体外和体内诊断两个范畴。该领域生物传感产品的特点和经济效益体现在(1) 大大简化复杂样本的分析过程,并很快取得结果。(2) 生物传感器容易微型化, 整合进检测系统后可进行连续分析。(3) 得到的电子数据有助于储存、处理, 还可通过电脑进行系统分析研究。这是许多医学诊断仪表渴求具备的特性。 1．2 食品工业 1.2.1 微生物与生物毒素的检测 微生物及其产生的毒素是危害食品安全的主要因子。据美国疾病预防控制中心(CDC)资料显示, 1993～1997年美国所发生的食物中毒案例中, 55.6%与微生物有关。生物传感器在这方面的应用是当今检测技术研究的热点。Liu等人用光学免疫传感器实现了鼠伤寒沙门菌的快速检测。他们用包被有抗沙门菌的磁性微珠,通过抗体抗原的结合,分离出待测溶液中的沙门菌,再加入用碱性磷酸酯酶作标记的二抗,形成了“抗体一沙门菌一酶标抗体”的结构。磁性分离后,底物对硝基苯磷酸在酶的水解作用下产生对硝基苯酚,通过在404 nm下测定对硝基苯酚的吸光度来测量沙门菌的总数。研究发现,在2.2 ×104 ～2.2 ×106 cfu /ml下存在着线性关系。Matssunage等开发了一种用于检测啤酒酵母和乳酸杆菌浓度的传感器,其测定范围较高为5 ×107 ～...