浅论生物传感器的发展与国内产业现状

孔扬

摘要：生物传感器目前发展非常迅速，应用领域也非常广泛。它是一种利用了其对生物物质敏感这一特性，将生物浓度转换为电信号进行检测的仪器，具有接受器与转换器的功能。该传感器设备简单，容易操作，在环境检测、食品检测、生物制药等等方面有着非常广泛的应用，对人们的生活产生了重大的影响。本文对生物传感器做了详细说明，对其发展的前景做了展望并对其在国内的应用领域的现状做了详细的分析。

关键词：生物传感器；微生物传感器；DNA传感器

中图分类号：TP212 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）030-000-01

前言

从1967年乌普迪克研制出第一个生物传感器—葡萄糖传感器开始，生物传感器的发展已经有近50年的历史，已经有了第二代，第三代的技术产品，是生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控的方法。随着社会的发展，生物传感器技术在国民经济中的临床医学、工业控制、环境监测、食品和药物分析等研究中得到了深度的重视、广泛的应用并有美好的未来。

一、生物传感器的组成部分和基本原理

生物传感器主要是由分子识别部分和转换部分组合构成，它的敏感元件是生物活性单元，，转换元件是物理、化学等转换元件。基本原理是利用生物识别元件中的生物材料特异性来识别待检测的物质成分，待测物质经扩散作用进入固定化生物敏感膜层（分子识别部分），经分子识别发生生物学反应而产生的信号被相应的物理或化学换能器（转换部分）转变成可以定量进行处理的电信号，根据电信号的大小和待检测物质之间存在相关性经过檢测放大器进行输出得到待测物浓度。是一种高效、科学、准确度高的新型传感器。

二、生物传感器的主要分类

生物传感器的分类方法非常多，包括了从被检测的生命物质，各种生命物质相互的作用，传感器的器件检测的原理等等各个方面，各种分类方式有时候会相互交叉，本文从三个方面来给生物传感器做一个分类，第一是从被测的生命物质本身的特性来看，考虑到敏感物质有酶、微生物、各种细胞组织，传感器可分酶传感器、微生物传感器免疫传感器等。第二从传感器的分子识别部分来看，可以分为生物亲和型传感器和代谢催化型生物传感器等。第三从传感器的转换器的部分可以分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热测温型生物传感器等。

三、生物传感器在我国的产业现状

因为生物传感器具有成本不高，携带方便这些特点所以具有很大的实际应用价值，本文从医学检验、环境检测和食品发酵工业来描述其在我国的产业现状。

1.医学检验

医学检验是现代医学的一个重要组成部分，传统的检验方法操作过程繁琐，周期长，不能够满足临床医学的需要，而生物传感器为建立快速检验提供了可能，利用生物传感器的高度选择性的生物敏感基元，可以高效快速得检测体液中的各种化学成分，比如乳酸、尿酸、谷氨酸以及很多致癌的物质，在民用中可以为疾病的预防和医生的诊断提供依据，比如使用比较频繁的基因传感器中的DNA传感器可以快速对结核杆菌、艾滋病毒进行快速检测，在各大医院已经普遍推广和使用。由于可以快速测量出细菌和病毒，在军事医学领域也可以防御生化武器的侵袭。

2.环境检测

环保问题我是我国一个引起关注比较重要的领域，环境的保护涉及的方面很多，比如酸雨检测、农药残留检测，水体的安全、大气污染物检测等等，目前有大量的生物传感器被投入到大气和水体污染物的检测中，快速得到检测结果并且能够实施防御和改进的措施。

3.食品发酵工业

在食品发酵工业中，由于大规模的生产，生产过程中对酶的干扰是比较头疼的问题，需要有一种成本低廉，操作简单的设备来测量和消除发酵过程中的的酶的干扰因素，微生物传感器具有不受发酵液混浊程度的限制，成本低廉这些特点，目前已经被广泛的用于发酵工业，主要是在工业过程中原料、代谢物测定，微生物细胞的总量测定这些主要的工业环节中起到了至关重要的作用。除此之外还可以检测食品的营养成分，有害成分，比如检测葡萄糖的含量和亚硫酸的含量。给企业提供了方便也给我们的生活提供了保障。

四、发展前景预测

生物传感器的发展和使用是一个多门学科交叉的模式，是社会发展过程中必不可少的越来越重要的组成部分，渗透到各行各业中，功能更加地全面，更加地微型化和智能化，未来的生物传感器将会代替生物的各种感觉器官，将仿生传感器提高到一个新的层次，并且能够和计算机完美结合，更加科学准确得提供检测结果，使用芯片化技术实现检测的集成化是生物传感器发展的必然趋势，随着固定化技术的完善，生物传感器未来一定会有更大的影响力和社会渗透度并且在国民经济和社会发展中起到更重要的作用。

参考文献：

[1]张先恩.生物传感器.化学工业出版社出版.

[2]赵常志.化学与生物传感器.科技出版社.

[3]缪煜清.生物传感器及军事应用.国防科技出版社.