生物傳感器的工作原理及在醫學領域的應用
發布時間:2015-05-21 責任編輯:xueqi
【導讀】生物傳感器是化學傳感器的一種,核心部分是以諸如細胞、微生物、組織等的生物活性單元為基礎的敏感基元,傳感器捕捉到基元和目標之間的反應並將其用電信號輸出。由於生物傳感器具有操作簡單、花費時間較少等優點,在醫學領域被廣泛關注。下文將介紹生物傳感器的工作原理及在醫學領域的具體應用。
在(zai)醫(yi)學(xue)中(zhong)有(you)多(duo)種(zhong)檢(jian)驗(yan)方(fang)法(fa),一(yi)般(ban)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)檢(jian)驗(yan),但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)檢(jian)驗(yan)方(fang)法(fa)過(guo)程(cheng)繁(fan)瑣(suo),花(hua)費(fei)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang),逐(zhu)漸(jian)無(wu)法(fa)滿(man)足(zu)現(xian)代(dai)臨(lin)床(chuang)醫(yi)學(xue)的(de)需(xu)求(qiu),生(sheng)物(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)出(chu)現(xian)大(da)大(da)改(gai)觀(guan)了(le)這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)。
1.原理和結構
傳感器中包含抗體、抗原、蛋白質、DNA 或者酶等生物活性材料,待測物質進入傳感器後,分子識別然後發生生物反應並產生信息,信息被化學換能器或者物理換能器轉化為聲、光、diandengxinhao,yiqijiangxinhaoshuchu,womenjiunenggoudedaodaicewuzhidenongdu。chuanganqidezhuyaozuchengbufenshiganshouqihehuannengqi,zaijiangxinhaotongguozidonghuayibiaojishuheweidianzijishuchuli,jiunenggouchenggezhongyiqihuozhexitong。
2.分類和特點
按照換能器種類分類,可以分為聲波傳感器、半導體傳感器、熱傳感器、阻抗傳感器等 ;按照分子識別元件種類分類,可以分為免疫傳感器、細胞傳感器和組織傳感器等。
傳統醫學檢驗大多是酶分析法,這種方法步驟繁瑣,費用較高,而采用生物傳感器的方法,雖然試劑價格昂貴但是可以多次使用;生物傳感器有很強的轉移性,即隻對特定的底物發生反應,不論其濁度和顏色如何 ;再者分析速度較快,一般一分鍾就能得到結果 ;誤差能夠控製在 1% 以內,準確度可以保證 ;相對於酶分析法操作更加簡便,可以進行自動化分析 ;生物傳感器檢驗效率更高。上述都是生物傳感 器的優點。
3.醫學領域中的運用
生物傳感器有很多種,下麵針對其中幾種傳感器在醫學領域中的運用展開分析。
3.1 微生物傳感器
微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi的de感gan受shou器qi是shi含han有you微wei生sheng物wu的de膜mo,工gong作zuo原yuan理li是shi微wei生sheng物wu會hui消xiao耗hao待dai測ce溶rong液ye中zhong的de溶rong解jie氧yang,放fang出chu熱re量liang或huo者zhe光guang,達da到dao定ding量liang檢jian測ce待dai測ce物wu質zhi的de目mu的de。相xiang對dui於yu酶mei傳chuan感gan器qi,微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi使shi用yong穩wen定ding並bing且qie成cheng本ben更geng低di,但dan是shi使shi用yong範fan圍wei不bu及ji酶mei傳chuan感gan器qi,數shu據ju顯xian示shi,微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi能neng夠gou檢jian測ce的de物wu質zhi約yue為wei 60 種到 70 種。微生物會受到待測物質的毒害影響,這是影響傳感器準確度和壽命的主要因素,解決了這個問題,微生物傳感器市場化指日可待。
3.2 酶傳感器
這種傳感器的敏感元件是固定化酶,使用酶傳感器就不需要花費大量精力去提取酶。臨床上測定尿素、葡萄糖、乳酸、天tian門men冬dong酰xian胺an等deng生sheng化hua指zhi標biao可ke以yi采cai用yong酶mei傳chuan感gan器qi,例li如ru現xian在zai的de葡pu萄tao糖tang酶mei傳chuan感gan器qi已yi經jing發fa展zhan到dao了le第di四si代dai,應ying用yong範fan圍wei廣guang泛fan,並bing且qie國guo際ji上shang乳ru酸suan酶mei傳chuan感gan器qi技ji術shu已yi經jing相xiang當dang成cheng熟shu。臨lin床chuang上shang要yao檢jian驗yan患huan者zhe腎shen功gong能neng就jiu要yao進jin行xing腎shen功gong能neng診zhen斷duan,然ran後hou針zhen對dui性xing的de實shi施shi人ren工gong透tou析xi,這zhe種zhong情qing況kuang下xia就jiu要yao使shi用yong尿niao素su傳chuan感gan器qi。酶mei傳chuan感gan器qi研yan究jiu時shi間jian和he發fa展zhan時shi間jian都dou較jiao長chang,市shi場chang上shang的de酶mei傳chuan感gan器qi已yi經jing達da到dao了le超chao過guo 200 種。
3.3 基因傳感器
基(ji)因(yin)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)近(jin)年(nian)來(lai)才(cai)出(chu)現(xian)的(de)一(yi)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi),但(dan)是(shi)技(ji)術(shu)先(xian)進(jin),國(guo)內(nei)外(wai)也(ye)有(you)很(hen)多(duo)專(zhuan)家(jia)學(xue)者(zhe)針(zhen)對(dui)基(ji)因(yin)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu),現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)研(yan)究(jiu)熱(re)點(dian)之(zhi)一(yi)。基(ji)因(yin)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)基(ji)礎(chu)是(shi)雜(za)交(jiao)高(gao)特(te)異(yi)性(xing),一(yi)般(ban)基(ji)因(yin)傳(chuan)感(gan)器(qi)上(shang)有(you) 30 個左右的核苷酸單鏈核酸分子,通過和靶序列雜交測定目標核酸分子。現在研究和使用較多的基因傳感器是 DNA傳感器,主要用於結核杆菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的檢測,從而達到診斷疾病的目的。
來源: http://www.diangon.com/xinwen/zx/201505/00024120.html
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