当前位置: 首页 > 资料资讯 > 行业资讯 > 生物传感器技术发展现状与展望

浏览历史

生物传感器技术发展现状与展望


格雷创科技 / 2012-08-21

一、前 言

从上世纪60年代Clark和Lyon提出生物传感器的设想开始,生物传感器的发展已经距今已有40 多年的历史了。作为一门在生命科学和信息科学之间发展起来的一门交叉学科,生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。随着社会的进一步信息化,生物传感器必将获得越来越广泛的应用。

 

二、生物传感器的定义与其发展历史回顾

  作为生物,最基本特征之一就是能够对外界的各种刺激作出反应。其所以能够如此,首先是由于生物能感受外界的各类刺激信号,并将这些信号转换成体内信息处理系统所能接收并处理的信号。例如,人能通过眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官将外界的光、声温度及其它各种化学和物理信号转换成人体内神经系统等信息处理系统能够接收和处理的信号。现代和未来的信息社会中,信息处理系统要对自然和社会的各种变化作出反应,首先需要通过传感器将外界的各种信息接下来并转换成信息系统中的信息处理单元(即计算机)能够接收和处理的信号。
生物传感器定义为"使用固定化的生物分子(immobilized biomolecules)结合换能器,用来侦测生体内或生体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置"。生物传感器由两个主要关键部份所构成,一为来自于生物体分子、组织部份或个体细胞的分子辨认组件,此一组件为生物传感器信号接收或产生部份。另一为属于硬件仪器组件部份,主要为物理信号转换组件。因此,如何已生化方法分离、纯化甚或设计合成特定的生物活性分子(biological active materials),结合精确而且响应快速的物理换能器(transducers)组合成生物传感器反应系统,实为研究生物传感器的主要目的。
生物传感器可以如上述的那样,依照其感受器中所采用的生命物质而称为组织传感器、细胞传感器、酶传感器等等,也可根据所监测的物理量、化学量或生物量而命名为热传感器、光传感器、胰岛素传感器等,还可根据其用途统称为免疫传感器。药物传感器等等。生物传感器中的信号转换器,与传统的转换器并没有本质的区别。例如,可以利用电化学电极、场效应管、热每器件、压电器件、光电器件等器件作为生物传感器中的信号转换器。依照信号转换器的不同,也可将生物传感器进行分类,如压电晶体生物传感器、场效应管生物传感器等。
生物传感器的发展,自1962年Clark和Lyon两人提出酵素电极的观念以后,YSI公司于七零年代即积极投入商品化开发与生产,启开了第一代生物传感器于1979年投入医检市场,最早的商品为血糖测试用酵素电极。YSI公司的上市成功与八零年代电子信息业的蓬勃发展有很密切的关系,并且一举带动了生物传感器的研发热潮。Medisense公司继续以研发第一代酵素电极为主,于1988年由于成功的开发出调节(mediator)分子来加速响应时间与增强测试灵敏度而声名大噪,并以笔型(Pen 2)及信用卡型(companion 2)之便携式小型生物传感器产品,于1988年上市后立即袭卷70%以上的第一代产品市场,成为生物传感器业的盟主。第二代的生物传感器定义为使用抗体或受体蛋白当分子识别组件,换能器的选用则朝向更为多样化,诸如场效半导体(FET),光纤(FOS),压晶体管(PZ),表面声波器(SAW)等。虽然第二代的生物传感器,自八零年代中期即开始引起广泛的研发兴趣,但一般认为尚未达医检应用阶段,预定相关技术须待世纪末前方能成熟。目前可称的上第二代的生物传感器产品为1991年上市的瑞典商Pharmacia所推出的BIAcore与BIAlite两项产品。
Pharmacia公司于1985年成功地开发出表面薄膜共振技术(SPR, Surface Plasma Resonance),利用此一光学特性开发出可以于10-6g/ml到10-11g/ml之低浓度下,进行生物分子间交互作用的实时侦测式生物感测仪器。第三代的生物传感器定位在更具携带式,自动化,与实时测定功能。

 

三、生物传感器的分类

  生物传感器微生物电子产品(bioelectronic product)。为了能够获得最佳的信号传递,固定化的生物组件通常与信号转换组件紧密地接合在一起。基本上,由信号产生方式(mode of signal generation)的不同,可以将生物传感器区分成两种主要类型:

 

1.生物亲和性传感器(Bioaffinity sensors)
当固定生物组件与待测定之分析物发生亲和性结合(bioaffinity binding)时,造成生物分子形状改变与/或引起诸如荷电、厚度、质量、热量或光学等物理量的变化。此种经由分子辨认─结合类型的生物传感器有免疫传感器、化学受体传感器等,其分析可为荷尔蒙、蛋白质、醣类、抗原或抗体,而相对应的受体可为荷尔蒙受体、染剂、外源凝集素(lectins)、抗体或抗原等。

 

2.生物催化型感应器(Biocatalytic biosensors)
此类传感器之信号侦测并不在于分子辨认─结合的阶段,而且当固定划分子与待测物反应后,产生生化代谢物质,再经特定电极侦测特定代谢物后以电子讯号表现出来。最为人所熟悉的为属第一代生物传感器的酵素电极。

用户评论(共0条评论)

  • 暂时还没有任何用户评论
总计 0 个记录,共 1 页。 第一页 上一页 下一页 最末页
用户名: 匿名用户
E-mail:
评价等级:
评论内容:
验证码: captcha
360检测,格雷创全球代采购,非品牌制造商,亦非其办事处、分公司及代理商等,本网站上推荐的特定品牌名称及商标归其权属人所有,若有冒犯了您的权益或有异议,点击联系我们投诉或建议,公安备案号44030602001369。