淺論生物傳感器的發展與國內產業現狀

孔揚

摘要：生物傳感器目前發展非常迅速，應用領域也非常廣泛。它是一種利用了其對生物物質敏感這一特性，將生物濃度轉換為電信號進行檢測的儀器，具有接受器與轉換器的功能。該傳感器設備簡單，容易操作，在環境檢測、食品檢測、生物制藥等等方面有著非常廣泛的應用，對人們的生活產生了重大的影響。本文對生物傳感器做了詳細說明，對其發展的前景做了展望并對其在國內的應用領域的現狀做了詳細的分析。

關鍵詞：生物傳感器；微生物傳感器；DNA傳感器

中圖分類號：TP212 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）030-000-01

前言

從1967年烏普迪克研制出第一個生物傳感器—葡萄糖傳感器開始，生物傳感器的發展已經有近50年的歷史，已經有了第二代，第三代的技術產品，是生物技術必不可少的一種先進的檢測方法與監控的方法。隨著社會的發展，生物傳感器技術在國民經濟中的臨床醫學、工業控制、環境監測、食品和藥物分析等研究中得到了深度的重視、廣泛的應用并有美好的未來。

一、生物傳感器的組成部分和基本原理

生物傳感器主要是由分子識別部分和轉換部分組合構成，它的敏感元件是生物活性單元，，轉換元件是物理、化學等轉換元件?；驹硎抢蒙镒R別元件中的生物材料特異性來識別待檢測的物質成分，待測物質經擴散作用進入固定化生物敏感膜層（分子識別部分），經分子識別發生生物學反應而產生的信號被相應的物理或化學換能器（轉換部分）轉變成可以定量進行處理的電信號，根據電信號的大小和待檢測物質之間存在相關性經過檢測放大器進行輸出得到待測物濃度。是一種高效、科學、準確度高的新型傳感器。

二、生物傳感器的主要分類

生物傳感器的分類方法非常多，包括了從被檢測的生命物質，各種生命物質相互的作用，傳感器的器件檢測的原理等等各個方面，各種分類方式有時候會相互交叉，本文從三個方面來給生物傳感器做一個分類，第一是從被測的生命物質本身的特性來看，考慮到敏感物質有酶、微生物、各種細胞組織，傳感器可分酶傳感器、微生物傳感器免疫傳感器等。第二從傳感器的分子識別部分來看，可以分為生物親和型傳感器和代謝催化型生物傳感器等。第三從傳感器的轉換器的部分可以分為電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、測熱測溫型生物傳感器等。

三、生物傳感器在我國的產業現狀

因為生物傳感器具有成本不高，攜帶方便這些特點所以具有很大的實際應用價值，本文從醫學檢驗、環境檢測和食品發酵工業來描述其在我國的產業現狀。

1.醫學檢驗

醫學檢驗是現代醫學的一個重要組成部分，傳統的檢驗方法操作過程繁瑣，周期長，不能夠滿足臨床醫學的需要，而生物傳感器為建立快速檢驗提供了可能，利用生物傳感器的高度選擇性的生物敏感基元，可以高效快速得檢測體液中的各種化學成分，比如乳酸、尿酸、谷氨酸以及很多致癌的物質，在民用中可以為疾病的預防和醫生的診斷提供依據，比如使用比較頻繁的基因傳感器中的DNA傳感器可以快速對結核桿菌、艾滋病毒進行快速檢測，在各大醫院已經普遍推廣和使用。由于可以快速測量出細菌和病毒，在軍事醫學領域也可以防御生化武器的侵襲。

2.環境檢測

環保問題我是我國一個引起關注比較重要的領域，環境的保護涉及的方面很多，比如酸雨檢測、農藥殘留檢測，水體的安全、大氣污染物檢測等等，目前有大量的生物傳感器被投入到大氣和水體污染物的檢測中，快速得到檢測結果并且能夠實施防御和改進的措施。

3.食品發酵工業

在食品發酵工業中，由于大規模的生產，生產過程中對酶的干擾是比較頭疼的問題，需要有一種成本低廉，操作簡單的設備來測量和消除發酵過程中的的酶的干擾因素，微生物傳感器具有不受發酵液混濁程度的限制，成本低廉這些特點，目前已經被廣泛的用于發酵工業，主要是在工業過程中原料、代謝物測定，微生物細胞的總量測定這些主要的工業環節中起到了至關重要的作用。除此之外還可以檢測食品的營養成分，有害成分，比如檢測葡萄糖的含量和亞硫酸的含量。給企業提供了方便也給我們的生活提供了保障。

四、發展前景預測

生物傳感器的發展和使用是一個多門學科交叉的模式，是社會發展過程中必不可少的越來越重要的組成部分，滲透到各行各業中，功能更加地全面，更加地微型化和智能化，未來的生物傳感器將會代替生物的各種感覺器官，將仿生傳感器提高到一個新的層次，并且能夠和計算機完美結合，更加科學準確得提供檢測結果，使用芯片化技術實現檢測的集成化是生物傳感器發展的必然趨勢，隨著固定化技術的完善，生物傳感器未來一定會有更大的影響力和社會滲透度并且在國民經濟和社會發展中起到更重要的作用。

參考文獻：

[1]張先恩.生物傳感器.化學工業出版社出版.

[2]趙常志.化學與生物傳感器.科技出版社.

[3]繆煜清.生物傳感器及軍事應用.國防科技出版社.