生物传感器:未来举足轻重的应用技术

2011-09-10 08:00 · ding

生物传感器研究的全面展开是在20世纪80年代,20多年来发展迅速,在食品工业、环境监测、发酵工业、医学等方面得到了高度重视和广泛应用。

导读:有人把21世纪称为生命科学的世纪,也有人把21世纪称为信息科学的世纪。生物传感器正是在生命科学和信息科学之间发展起来的一门交叉学科。生物传感器研究的全面展开是在20世纪80年代,20多年来发展迅速,在食品工业、环境监测、发酵工业、医学等方面得到了高度重视和广泛应用。

生物探索对生物传感器的相关报道

科学家首次用DNA合成出纳米传感器

美国和意大利科学家合作,首次使用人的DNA(脱氧核糖核酸)分子制造出纳米生物传感器,其能快速探测数千种不同的转录因子类蛋白质的活动,有望用于个性化癌症治疗并监控转录因子的活动。相关研究发表于《美国化学学会会刊》。

海绵状生物传感器小空间大威力

范德堡大学的工程师创造了“海绵”硅生物传感器。这不仅为医疗诊断带来福音,对危险毒素分子和其他环境里的小分子检测来说也是个好消息。这个传感器发明最初是为了检测特定的DNA序列的存在,这样可以有助于确定是否易患心脏病或其他癌症。

人体细胞生物传感器分子机理首次揭开

美国加州大学洛杉矶分校的研究人员6月6日表示,他们首次发现了人体细胞生物传感器分子的机理,为复杂的细胞控制系统提出了新的阐述。人体细胞控制系统能够引发一系列的细胞活动,而生物传感器是人体细胞控制系统的重要组成部分。被称为“控制环”的传感器能够在细胞膜上打开特定的通道让钾离子流通过细胞膜,如同地铁入站口能够让人们进入站台的回转栏。钾离子参与了人体内关键活动,如血压、胰岛素分泌和大脑信号等的调整。然而,控制环传感器的生物物理功能过去一直未为人们所了解。

日开发出可用于生物传感器的金银纳米粒子

日本北陆尖端科学技术大学院大学日前宣布,该校研究人员研制出金银纳米粒子,它可用于制作高灵敏度生物传感器,以帮助医生检查患者的血液、尿液或者基因诊断等。

什么是生物传感器

生物传感器(biosensor)对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。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  结构器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)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。 对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。生物传感器具有接受器与转换器的功能。

生物传感器的应用

生物传感器正进入全面深入研究开发时期,各种微型化、集成化、智能化、实用化的生物传感器与系统越来越多。

1. 食品工业

生物传感器在食品分析中的应用包括食品成分、食品添加剂、有害毒物及食品鲜度等的测定分析。

食品成分分析。在食品工业中,葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和贮藏寿命的一个重要指标。已开发的酶电极型生物传感器可用来分析白酒、苹果汁、果酱和蜂蜜中的葡萄糖等。

食品添加剂的分析。亚硫酸盐通常用作食品工业的漂白剂和防腐剂,采用亚硫酸盐氧化酶为敏感材料制成的电流型二氧化硫酶电极可用于测定食品中的亚硫酸含量。此外,也有用生物传感器测定色素和乳化剂的报道。

生物探索推荐:类型多样的生物传感器让食品更安全

2.  环境监测

近年来,环境污染问题日益严重,人们迫切希望拥有一种能对污染物进行连续、快速、在线监测的仪器,生物传感器满足了人们的要求。目前,已有相当部分的生物传感器应用于环境监测中。

大气环境监测。二氧化硫(SO2)是酸雨酸雾形成的主要原因,传统的检测方法很复杂。Marty等人将亚细胞类脂类固定在醋酸纤维膜上,和氧电极制成安培型生物传感器,对酸雨酸雾样品溶液进行检测。

生物探索推荐:利用生物传感器检测气候变化

3. 发酵工业

在各种生物传感器中,微生物传感器具有成本低、设备简单、不受发酵液混浊程度的限制、可能消除发酵过程中干扰物质的干扰等特点。因此,在发酵工业中广泛地采用微生物传感器作为一种有效的测量工具。

微生物传感器可用于测量发酵工业中的原材料和代谢产物。另外,还用于微生物细胞数目的测定。利用这种电化学微生物细胞数传感器可以实现菌体浓度连续、在线的测定。

4. 医学领域

医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法,而且因为其专一、灵敏、响应快等特点,在军事医学方面,也具有广阔的应用前景。

在临床医学中,酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可制成微生物传感器。在军事医学中,对生物毒素的及时快速检测是防御生物武器的有效措施。生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒及其毒素。

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