一、生物傳感器的發(fā)展歷程

20世紀的60年代，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。其標志性事件是：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。

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(qū)域。它們的共同特征是:探索和揭示出生命系統中信息的產生、存儲、傳輸、加工、轉換和控制等基本規(guī)律，探討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(fā)具有識別功能的換能器，并成為制造新型的分析儀器和分析方法的原創(chuàng)技術，研究和開發(fā)它們的應用。生物傳感器中應用的生物活性材料對象范圍包括生物大分子、細胞、細胞器、組織、器官等,以及人工合成的分子印跡聚合物(MIP)。

二、生物傳感器的基本原理

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后，分子識別然后發(fā)生生物反應并產生信息，信息被化學換能器或者物理換能器轉化為聲、光、電等信號，儀器將信號輸出，我們就能夠得到待測物質的濃度。傳感器的主要組成部分是感受器和換能器，再將信號通過自動化儀表技術和微電子技術處理，就能構成各種儀器或者系統。

三、生物傳感器的種類

生物傳感器的分類：

(1)按照其感受器中所采用的生命物質分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等。

(2)按照傳感器器件檢測的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。

(3)按照生物敏感物質相互作用的類型分類,可分為親和型和代謝型兩種。

四、生物傳感器的特點

(1)傳統醫(yī)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，采用固定化生物活性物質作催化劑，價值昂貴的試劑可以重復多次使用，克服了過去酶法分析試劑費用高和化學分析繁瑣復雜的缺點。

(2)專一性強，只對特定的底物起反應，而且不受顏色、濁度的影響。

(3)分析速度快，可以在一分鐘得到結果。

(4)準確度高，一般相對誤差可以達到1%。

(5)操作系統比較簡單，容易實現自動分析。

(6)成本低,在連續(xù)使用時，每例測定僅需要幾分錢人民幣。

(7)有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養(yǎng)系統內的供氧狀況和副產物的產生。

五、生物傳感器在醫(yī)學領域中的運用

生物傳感器有很多種，下面針對其中幾種傳感器在醫(yī)學領域中的運用展開分析。

(1)微生物傳感器

微生物傳感器的感受器是含有微生物的膜，工作原理是微生物會消耗待測溶液中的溶解氧，放出熱量或者光，達到定量檢測待測物質的目的。相對于酶傳感器，微生物傳感器使用穩(wěn)定并且成本更低，但是使用范圍不及酶傳感器，數據顯示，微生物傳感器能夠檢測的物質約為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。

(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、天門冬酰胺等生化指標可以采用酶傳感器，例如現在的葡萄糖酶傳感器已經發(fā)展到了第四代，應用范圍廣泛，并且國際上乳酸酶傳感器技術已經相當成熟。臨床上要檢驗患者腎功能就要進行腎功能診斷，然后針對性的實施人工透析，這種情況下就要使用尿素傳感器。酶傳感器研究時間和發(fā)展時間都較長，市場上的酶傳感器已經達到了超過200種。

(3)基因傳感器

基因傳感器是近年來才出現的一種傳感器，但是技術先進，國內外也有很多專家學者針對基因傳感器進行研究，現在已經成為研究熱點之一?；騻鞲衅鞯幕A是雜交高特異性，一般基因傳感器上有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，主要用于結核桿菌、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。