生物传感器：靶标物质快速检测面临的机遇与挑战

许文涛

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

在自然界中，各种类型的风险因子无时无刻不在对人类生命健康造成危害，同时一些风险因子的存在还严重制约了农业等产业的发展。例如，农药残留、重金属超标等风险因子对种植业造成危害；兽药残留、病原微生物及寄生虫对养殖业造成破坏。此外，在生物学和医学领域，一些特殊的生物标志物也同物种种间鉴别、疾病的早期诊断与治疗有着密切的联系。因此，实现对于这些种类广泛且特点不同的靶标物质的快速、精确检测对于保障人类生命健康、增加经济收入、提高生活质量具有十分重要的意义。

生物传感器作为一项由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂的体系中进行在线连续监测等特点，因此在与靶标物质检测相关的食品、制药、化工、生物医学、环境监测等领域有着巨大的应用前景。

传统的对于各种靶标物质的检测手段尽管已经得到了广泛的应用，但仍存在着一些普遍难以克服的缺陷，如对大型仪器设备及专业人员的依赖等。近年来生物传感器尤其是以抗原抗体为基础的免疫学传感器以及以碱基互补配对为基础的功能核酸生物传感器发展迅速，为传统检测技术提供了有益的完善和补充。各种纳米材料如金纳米粒子、量子点、金属有机框架、分子印迹、纳米酶等的广泛应用，使得生物传感器的应用范围及元器件集成水平上都有了较大的提升。人工智能、大数据及便携式设备的开发对于各种靶标物质的定性定量分析乃至远程实时监测提供了操作简便、特异性好、速度快、成本低等优势的新型工具及方法。

正是生物传感器同分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米技术等新学科、新技术结合，正改变着许多传统学科的的面貌。各学科对于生物传感器应用的需求及生物传感器技术自身的蓬勃发展，为当前对于生物传感器的研究提供了前所未有的发展机遇。

经过许多科学家们的长期探索与积累，我国在生物传感器领域取得了较大的进展与突破，一些科学家取得了较为突出的研究成果。在此背景下，《生物技术通报》编委会邀请一些科研团队，围绕生物传感器主题，撰写了多篇文章论述生物传感器涉及的方方面面，同时探讨了生物传感器部分分支学科的发展方向。

值此主题专刊出版之际，谨向所有提供稿件的同行及审稿专家致谢；向《生物技术通报》编辑部致谢，感谢他们为我国生物技术研究领域的交流与发展做出的贡献。