生物传感器的应用详解

生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。按照分子识别、转换器件等分类拥有多种类型的生物传感器，因此生物传感器也应用在医学和非医学领域的众多方面，本文将详解生物传感器的应用。

生物传感器的应用

生物传感器在医学领域的应用 中医针炙传感针

基于中医针炙针的传感针是以中医针灸针为基体， 传感人体微区中的温度、pH值、氧分压、多巴胺，Ca2+，K+，Na+等信息的新功能而得的一种特殊传感针。

既能实时传感出人体微区中各种生理、生化参数，并进行人体微区的动态监测，又能按中医针刺的实施治病理疗法。

传感针是以普通针灸针（或根据应用学科的具体外形要求用外直径为0.3~ 0.4mm的空心不锈钢竹）作为基体加工而成 的。

一般制备过程为：对针灸表面进行清洁处理或用处理液浸泡；针尖上镀相应的合金和相应参数的敏感膜，然后再覆盖上有机高分子功 能保护的材料;针体镀绝缘膜，使之有耐、提、插、捻、转的机械作用，这一点是由它的传感和治疗双重功能决定的;用戊二醛消毒液消毒;

根据不同的参数特性配上相应的测量仪，进行直接读数;在实验室 经过反复浸泡、冲洗实验并进行动物实验，使它们的主要性能指标（如线性范围、响应时间、分辨率、零点漂移、寿命等）达到要求标准。

目前己制成的有温度传感针、氧分压传感针、pH传感针、Ca2+传感针和多巴胺传感针等。

此外，还可研制离了生物传感针，如K+传感针、N a+传感针、中枢神经递质传感针、酶传感针、抗体传感针、受体传感针、激素传感针、DNA传感针、RNA传感针，并进而研制多参数、微型化与智能化的传感针。

生物芯片

国外正在开发半导体生物传感器，它包括一个参考电极和一个PH值量子场效应品体管感应膜，膜上固定有酶和微生物，当固定酶和微生物分别与待测物反应时，PH值发生变化，那么输出的电流或电压就可测定，这就完成了对参加反应的化学物质的定量分析。如果把这些信号同计算机输人端联接，按一定的软件程序，那么，可开发生物模拟计算机。

医用生物传感器

随着生物传感技术的发展，在医疗器械范围内开辟出更多专业的领域。从病毒和疾病检测到康复和药物剂量等。以下的一些生物传感器装置，可能会在医疗领域产生巨大显著的影响。

葡萄糖监测

 

因为研究人员寻求开发可穿戴式生物传感器，可以通过皮肤上的汗水监测患者的葡萄糖水平，生物传感技术很可能成为糖尿病患者不同人生的制造者。

德克萨斯大学达拉斯分校已经开发出一种大约25美分尺寸大小的传感器，可以检测汗液中的皮质醇，并提供来自周围汗液的实时数据（所显示的）。

一种可以集成到微流控芯片中的光纤葡萄糖传感器， 可以测量血糖水平的廉价便携式设备。最近，我们看到了各种不同的技术，都是旨在提供一种较少侵入性的葡萄糖监测方法，甚至纹身形式的传感技术——所有需要做的就是扎一下手指头，就结束了。有了这些新技术，这些传感器的实体可能比以往任何时候都更接近我们。

检测DNA突变

新的电石墨烯生物传感器芯片可能是第一种被用作生物医学植入物，可以实时读取和检测DNA突变的芯片。 一种廉价的生物传感器技术，可以高分辨率检测人类基因突变，并能把数据无线传输到移动设备上。

该技术可以引领全新一代的诊断方法和个性化治疗，因为生物传感器芯片可用于进行活检和详细的DNA测序。由于芯片连接到石墨烯晶体管，它使芯片能够以电子方式运行——使其成为第一个将动态DNA纳米技术与高分辨率电子传感相结合的产品。

疾病诊断

 

一种新的生物传感器能够检测出与神经退行性疾病以及几种不同类型癌症相关的特定分子。该装置被设计为在与谷胱甘肽S-转移酶接触时反应，谷胱甘肽S-转移酶是一种与帕金森氏病、阿尔茨海默病、乳腺癌和其他疾病相关的酶。

该装置是玻璃载片上的有机纳米级晶体管，使用纳米级系统识别特定分子，可以被用来快速和安全地诊断复杂疾病。

该装置的便携性和低成本使其适用于任何实际的生活环境中，并且可以经过调整改进用于检测与不同疾病相关的其他物质或分子。该团队最终计划创建一个基于纸张的生物传感器，尽可能的进一步改善便携性和成本费用。

病毒检测

 

生物感测技术可以在病毒检测中发挥重要作用。 一种新的纳米生物传感器，可以在短短2至3小时内检测到各种不同的病毒。

传统的测试方法可能需要一到三天才能完成，然而，这种新的生物传感器使用增频转换发光共振能量转移（LRET）用于液相系统中的超灵敏病毒检测。

该技术的设计和 *** 作简单，并且不需要使用任何昂贵的设备或专业技能。该技术还被设计用于识别几乎任何已知的目标病毒的基因序列。迟早，这个技术甚至可以经过调整改进用于在单个测试平台上识别多种流感病毒。

药物剂量

通过精确施药引领新的个性化治疗的发展， 一种新型的生物传感芯片，一厘米大小的正方形设备包含了一个电路，一个控制单元和一个无线电传输模块，一旦植入体内后，允许芯片读取信息，并跟大量的化合物做出反应。

该芯片将允许医生监测药物对新陈代谢系统影响的实时效果，这个成就可以引领全新一代的个性化治疗和精确疗法。 这个生物传感芯片可以测量pH值，温度和代谢相关分子如葡萄糖和胆固醇的。

脑损伤检测

 

脑损伤已经成为医学世界中的一个重要问题，特别是在运动医学领域中。来自约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins）的心脏病学专家和工程师一直想利用生物传感技术，在发生严重的脑损伤时来警示提醒医生，特别是在心脏手术中。两组人合作开发了一种指甲大小的生物传感器，可以检测与脑损伤相关的特定蛋白质。

作为心脏手术的结果，儿童往往很多时候会出现神经发育的问题，最近的研究表明，多达40％的进行心脏手术的婴儿患者在核磁共振成像扫描（MRI）中出现脑部异常。

这个新的传感器平台经过设计，可以识别作为脑损伤生物标记的特定蛋白质，并且最终可以在手术室外使用，为运动员和事故受害者快速检测和诊断脑损伤。

监测康复患者

 

生物感应技术用于使用轮椅或假肢的康复病人。研究人员计划进行各种不同的研究，利用生物传感技术，以临时纹身和智能手表的形式收集数据，并监测具体康复设备和锻炼的效果。

该研究将观察患者在家里使用的反应如何，以及如何应对康复设备和锻炼，以便开发能够使用生物传感器信息的软件，支持那些选择在家中进行康复的患者。这个研究的目的是使用这些技术提供的信息来改善患者治疗，以及改善家用康复设备的设计和功能。