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山東省科學院生物研究所為您介紹生物傳感器

來源 : www.ztmjt.com   發布時間 : 2013-04-09
生物傳感器概述

  生物傳感器是一個非常活躍的研究和工程技術領域,它與生物信息學、生物芯片、生物控制論、仿生學、生物計算機等學科一起,處在生命科學和信息科學的交叉區域。它們的共同特征是:探索和揭示出生命系統中信息的産生、存儲、傳輸、加工、轉換和控制等基本規律,探讨應用于人類經濟活動的基本方法。生物傳感器技術的研究重點是:廣泛地應用各種生物活性材料與傳感器結合,研究和開發具有識别功能的換能器,并成為制造新型的分析儀器和分析方法的原創技術,研究和開發它們的應用。生物傳感器中應用的生物活性材料對象範圍包括生物大分子、細胞、細胞器、組織、器官等,以及人工合成的分子印迹聚合物(molecularly imprinied polymer,MIP)。由于研究DNA分子或蛋白質分子的識别技術已形成生物芯片(DNA芯片、蛋白質芯片)獨立學科領域,本文對這些領域将不進行讨論。

  生物傳感器研究起源于20世紀的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域已基本形成。其标志性事件是:1985年“生物傳感器”國際刊物在英國創刊;1987年生物傳感器經典著作在牛津出版社出版;1990年首屆世界生物傳感器學術大會在新加坡召開,并且确定以後每隔二年召開一次。

  此後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别元件的傳感器,逐漸發展設計出用其他的生物分子作識别元件的傳感器,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後都可能作為分子識别元件來選擇地測量另一方。除了生物大分子以外,還可以用細胞器、細胞、組織、微生物等具有對環境中某些成分識别功能的元件來作識别元件。甚至可以用人工合成的受體分子與傳感器結合來測定微生物、細胞和相關的生物分子。

  與生物活性材料組合的傳感器可以是多種類型的物理或化學傳感器,如電化學(電位測定、電導測定、阻抗測定)、光學(光緻發光、共振表面等離子體)、機械(杠杆、壓電反應)、熱(熱敏電阻)或者電(離子或者酶場效應晶體管)等等。所有這些具有生物識别功能的組合體通稱為生物傳感器。

  按期召開的世界生物傳感器學術大會記錄了生物傳感器技術發展的曆程,總彙了這一領域的發展新動向。例如1992年在德國慕尼黑“國際生物傳感器流動注射分析與生物工藝控制”學術會議上對生物工藝控制和在線系統進行研讨,至今仍作為研究者攻關的課題。2004年在西班牙格拉納達會展中心召開的第八屆世界生物傳感器大會可以說是世界生物分析系統領域的一次大的盛會[1],參會代表人數和發表論文數量都創造了曆史新高。共有700餘名來自世界各地的學者參加了本屆大會,第八屆世界生物傳感器大會涉及領域内容空前廣泛,對9個專題進行了分組讨論。包括核酸傳感器和DNA芯片、免疫傳感器、酶傳感器、組織和全細胞傳感器、用于生物傳感器的天然與合成受體、新的信号轉導技術、系統整合/蛋白質組學/單細胞分析、生物電化學/生物燃料/微分析系統、商業發展和市場。其中,單分子/細胞分析和生物印迹生物傳感器由于它們良好的發展态勢及在生命科學研究中的重要位置成為與會學者讨論的熱點問題。

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