生物传感器发展方向

生物传感器发展方向：

目前，生物传感器的开发和应用已进入一个新的阶段，越来越引起人们的重视。生物传感器的多功能化、集成化是很重要的研究与发展方向。将半导体技术引入生物传感器，不仅给多功能生物传感器开发提供了重要途径，而且可以使传感器小型化、微型化，这在实际应用中是具有重要意义的，特别是在人体状态诊断上具有相当重要的实用价值。

Pharmacia的生物分子相互作用分析（biomolecular interaction analysis，BIA ）系统为生物传感器研究生物分子间相互作用开创了一个典范。BIA是将探针或配基固定在感应片表面，固定化的配基或探针能专一性地结合待测的生物分子，如蛋白-蛋白、受体-药物、受体-配基、生物素-亲和素、抗原-抗体、核酸-蛋白、蛋白-药物、核酸-核酸等分子间的相互作用情形，如分子的结合与解离、强度和速度以及分子间是否有空间位阻和异位效应等。用微射流技术就可以吧分子相互作用瞬间的上述动力学参量测量并记录下来，为临床医学提供有效的治疗药物、选择性更强的临床诊断，为基础医学、分子生物学研究提供更深层的分子间、细胞间的分子作用机理，这是迄今为止在分子水平和细胞水平上研究工作能够取得更多信息的设备。

BIA的核心系统应用了一种称为表面等离子体共振（surface Plasmon resonance，SPR）的技术。它的使用激光扫描固定化表面，记录分子配对，即抗体作用所导致的质量的改变。传感器片得固定化表面是由玻璃片覆盖金膜镀层，在金膜上共价结合了羧化的葡聚糖变成生物相容性载体，非特异性结合很低，可以用水溶性碳二亚胺和N-羧基丁而酰胺（NHS）把所需要的配基固定到羧化得葡聚糖上。当待测分子结合到配基层以后，SPR的共振角发生更大的变化，这种变化与待测分子的定量相关。

目前，在所有利用固定化亲和配基的操作系统中，生物传感器可能是最有希望的，不难设想将来几乎所有生物物质都可以通过生物传感器的亲和作用来进行迅速的测量和分析。现在已经有人设计出在晶体管芯片上亲和固定化几十种配基，能在几秒内测定一系列生物化学和医学诊断的数据，甚至连基因突变和缺失都可以检测，由此可以预测，它可能成为21世纪揭示人类生命科学的有力武器。

电化学DNA传感器是近几年迅速发展起来的一种全新思想的生物传感器。其用途是检测基因及一些能与DNA发生特殊相互作用的物质。电化学DNA传感器是利用单链DNA（ssDNA）或基因探针作为敏感原件固定在固体电极表面，加上识别杂交信息的电话性指示剂（称为杂交指示剂）共同构成的检测特定基因装置。其工作原理是利用（分子作用）形成双链DNA（dsDNA）（电极表面性质改变），同时借助一能识别ssDNA和dsDNA的杂交指示剂的电流响应信号的改变来达到检测基因的目的。

已有检测灵敏度高达10~13g/mL的电化学DNA传感器的报道，Hashimoto 等采用一个20聚合体的核苷酸探针修饰在金电极上检测了Pat I片段上的致癌基因u-myc。电化学DNA传感器距实用化还有相当距离，主要是传感器的稳定性、重现性、灵敏度等都还有待提高。有关DNA修饰电极的研究除对于基因检测有重要意义外，还可将DNA修饰电极用于其它生物传感器的研究，用于DNA与外源分子间的相互作用亚久，如抗癌药物筛选、抗癌药物作用机理研究;以及用于检测DNA结合分子。无疑，它将成为生物电化学的一个非常有生命力的前沿领域。

总之，生物传感器目前仍处于开发阶段。很多已经开发的生物传感器在实用

方面还存在不少问题，需要进一步解决。同时还需要尽快开发新的生物传感器，以满足各方面的需要。由于生物传感器本身所具有的特点以及在实用中重要价值，表明了它是一门很有发展前途的技术，因此在我国积极开展这方面的研究工作是有现实和长远意义的。