生物傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

　　生物傳感器是將生物活性物質(zhì)固定化后作敏感元件配合適當(dāng)?shù)膿Q能器組成的一種分析檢測裝置, 其具有: 響應(yīng)快、準(zhǔn)確度高,可進(jìn)行在線檢測。以下對生物傳感器發(fā)展現(xiàn)狀分析。

　　生物傳感器研究起源于20世紀(jì)的60年代，1967年Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜和氧電極組裝在一起，首先制成了第一種生物傳感器，即葡萄糖酶電極。到80年代生物傳感器研究領(lǐng)域已基本形成。其標(biāo)志性事件是：1985年“生物傳感器”國際刊物在英國創(chuàng)刊;1987年生物傳感器經(jīng)典著作在牛津出版社出版;1990年首屆世界生物傳感器學(xué)術(shù)大會在新加坡召開，并且確定以后每隔二年召開一次。

　　此后包括酶傳感器的生物傳感器研究逐漸興旺起來，從用一種或多種酶作為分子識別元件的傳感器，逐漸發(fā)展設(shè)計出用其他的生物分子作識別元件的傳感器，例如酶—底物、酶—輔酶、抗原—抗體、激素—受體、DNA雙螺旋拆分的分子等，把它們的一方固定化后都可能作為分子識別元件來選擇地測量另一方。除了生物大分子以外，還可以用細(xì)胞器、細(xì)胞、組織、微生物等具有對環(huán)境中某些成分識別功能的元件來作識別元件。甚至可以用人工合成的受體分子與傳感器結(jié)合來測定微生物、細(xì)胞和相關(guān)的生物分子。

　　近年來，全球傳感器市場一直保持快速增長，未來幾年全球傳感器市場將保持20%以上的增長速度，2015 年市場規(guī)模突破1500 億美元。國內(nèi)傳感器市場持續(xù)快速增長，2011 年傳感器市場規(guī)模為480 億元，2012 年達(dá)到513 億元，2013 年則超過640 億元，年均增長速度超過20%。

　　目前，我國的傳感器只有中低檔產(chǎn)品基本滿足市場需求，產(chǎn)品品種滿足率在60%-70%左右。但從行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，老產(chǎn)品比例占60%以上，新產(chǎn)品明顯不足，高新技術(shù)類產(chǎn)品更少;同時數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴(yán)重欠缺。

　　生物傳感器展望

　　經(jīng)過40年的發(fā)展,目前已經(jīng)出現(xiàn)了各種類型的生物傳感器,但是由于生物活性物質(zhì)的不穩(wěn)定性等缺點(diǎn),造成生物傳感器的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性還較差，目前進(jìn)入應(yīng)用階段的生物傳感器還不是很多,所以該技術(shù)尚處于起步階段。但是隨著生物學(xué)、微電子學(xué)等學(xué)科的飛速發(fā)展,生物傳感器也必然會得到極大的發(fā)展。由此可以預(yù)見未來生物傳感器將具有以下特點(diǎn):功能多樣化、體積小型化、智能化與集成化、低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命。

　　近來由于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)(PCR)的迅猛發(fā)展及其在環(huán)境監(jiān)測方面的廣泛應(yīng)用，不少科學(xué)家開始著手于將它與生物傳感器技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。有一種應(yīng)用PCR技術(shù)的DNA壓電生物傳感器，可以測定一種特殊的細(xì)菌毒素。將生物素?；奶结樄潭ㄔ谘b有鏈酶抗生素鉑金表面的石英晶體上，用1′10-6mol的鹽酸可以使循環(huán)式測量在同一晶體表面進(jìn)行。用細(xì)菌中提取的DNA樣品進(jìn)行同樣的雜交反應(yīng)并由PCR放大，產(chǎn)物為氣單胞菌屬(Aeromonas hydrophila)的一種特殊基因片斷。這種壓電生物傳感器可以鑒別樣品中是否含有這種基因，這為從水樣中檢測是否含帶有這種病原的各種氣單胞菌提供了可能。

　　還有一種通道生物傳感器可以檢測浮游植物和水母等生物體產(chǎn)生的腰鞭毛蟲神經(jīng)毒素等毒性物質(zhì)，目前已經(jīng)能夠測量在一個浮游生物細(xì)胞內(nèi)含有的極微量的PSP毒素[20]。DNA傳感器也在迅速的得到應(yīng)用，目前有一種小型化DNA生物傳感器，能將DNA識別信號轉(zhuǎn)換為電信號，用于測量水樣中隱孢子和其他水源傳染體。該傳感器著重于改進(jìn)核酸的識別作用和加強(qiáng)該傳感器的特異性和靈敏性，并尋求將雜交信號轉(zhuǎn)化為有用信號的新方法，目前研究工作為識別裝置和轉(zhuǎn)換裝置的一體化。

　　生物檢測專用設(shè)備中的固定化酶生物傳感器產(chǎn)品有市場前景、有科技含量、具有高附加值，但是受現(xiàn)階段生物技術(shù)產(chǎn)品市場規(guī)模的限制，其市場容量相當(dāng)有限。建議由國家支持建立一個小規(guī)模的國家工程技術(shù)中心，這有利于堅持一些小品種的生物傳感器分析技術(shù)的社會服務(wù)，以推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以上對生物傳感器發(fā)展現(xiàn)狀分析。