生物傳感器技術發展迅猛 主要有四大應用領域 (2004-08-27)
發布時間:2007-12-04
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有人把21世紀稱為生命科(kē)學(xué)的世紀,也有人把21世紀(jì)稱為(wéi)信(xìn)息科學的世紀。生物傳(chuán)感器正是在生命科學(xué)和(hé)信息(xī)科學之間發(fā)展起來的一門交叉學科。
生物傳感器研究的全麵展開是在20世紀80年代,20多年來發(fā)展迅速,在(zài)食品工業、環境監測、發酵工業、醫學等方麵得到了高度重視和廣泛應用。
生物傳感器四大(dà)應用領域(yù)
生(shēng)物傳感器(qì)正進入全麵深入研究開發時期,各(gè)種(zhǒng)微型化、集成化、智(zhì)能化、實用化的生物(wù)傳感(gǎn)器與係統越(yuè)來越多。 1.食品工業
生物傳感器在食品分析中(zhōng)的應用包(bāo)括食品成分、食品(pǐn)添加劑、有害毒物及食品鮮度等(děng)的測定分析。
食品成分分析。在食品(pǐn)工業中,葡萄糖的含量是衡量水果成熟(shú)度和貯藏壽命的一個(gè)重要指標。已開發的酶電極(jí)型生物傳感(gǎn)器可用來分析白酒、蘋(píng)果汁、果醬和蜂蜜中的葡萄糖等。
食品添加劑的分析。亞硫酸鹽(yán)通常用作食品工業的(de)漂白劑和防腐劑,采(cǎi)用亞硫酸鹽氧(yǎng)化酶(méi)為(wéi)敏(mǐn)感(gǎn)材料製成的電(diàn)流型二氧化硫酶電極可用於測定食品中(zhōng)的亞硫酸含量。此外,也有用生物傳感器測定色素和(hé)乳化劑的報道。 2.環境監(jiān)測(cè)
近(jìn)年來,環境汙染問題日益嚴重,人們(men)迫切希望擁有一種能(néng)對汙染物進行連續、快速、在線監測的儀器,生物傳感器滿足了人們的要求。目前,已有相當部分的生物傳(chuán)感器應用(yòng)於環境監(jiān)測中。
大氣環境(jìng)監測。二氧(yǎng)化硫(SO2)是酸(suān)雨酸霧形成的主要原因,傳(chuán)統的檢測(cè)方法很複雜。Marty等人將亞細胞類脂類固定在醋酸纖維膜上,和(hé)氧電極製成安培型生物傳感器,對(duì)酸雨酸霧樣品溶液進行(háng)檢測。 3.發酵工業
在各種生物傳感器中(zhōng),微生物傳感器具有(yǒu)成本低、設(shè)備簡單、不受發酵液混濁程度的限製、可能消除發酵過(guò)程中幹擾物質的幹擾等特點。因此(cǐ),在發酵工業中廣泛地采用微生物傳感器作(zuò)為一種有效的測量工具。
微生物傳感器可用於測量發酵工業中的原材料和代謝產物。另外,還用於微生物細胞(bāo)數目的(de)測定。利(lì)用這種電化(huà)學微生(shēng)物細胞數傳感器可以實現菌體濃度連續、在線的測定。 4.醫學領域
醫學領域(yù)的生物傳感器發揮著越來越大的作用。生物傳(chuán)感技術不僅為基礎醫學研究(jiū)及臨床診斷(duàn)提供了一種快速簡便的新型方法,而且因為其專一、靈敏、響應快等(děng)特點,在軍事醫學方麵,也具有廣闊的應用(yòng)前景。
在臨床醫學中,酶電極是最早(zǎo)研製且應用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代(dài)替酶,可製成微生物傳感器。在軍事醫學中,對(duì)生物毒素的及時快速檢測是防禦生物武器的有效措施。生物傳感器已應用於監測多種細菌(jun1)、病毒及其(qí)毒素。 未來生物(wù)傳感器(qì)幾大特點
近年來,隨著生物科學(xué)、信息科學和材料(liào)科(kē)學發(fā)展的推動(dòng),生物傳感器技術飛速(sù)發展。可以預見,未來的生物傳感器將具有以下特點。
功能多樣化:未(wèi)來的生(shēng)物傳感器將進一步涉及醫療保健、疾病診斷、食品檢測、環境監測、發酵工業的各個領域(yù)。目前, 生物(wù)傳(chuán)感(gǎn)器研究(jiū)中的(de)重要內容之一就是研(yán)究能代替生物(wù)視覺、聽覺(jiào)和觸覺等感覺器官的生物傳感器,即仿生傳感(gǎn)器。
微型化:隨著微(wēi)加工技術和納米技術的進步,生物(wù)傳感(gǎn)器將不(bú)斷地微型(xíng)化,各種便攜式生物(wù)傳感器的出現使人們在家(jiā)中進行疾病診斷,在(zài)市場上直接檢測食品成為可能。
智(zhì)能(néng)化與集成化:未來的生物傳感器必(bì)定(dìng)與計算機緊密結合,自(zì)動采集數據、處理(lǐ)數據,更科學、更準(zhǔn)確地提供結果,實現采(cǎi)樣、進(jìn)樣、結(jié)果(guǒ)一條龍,形成檢測的自動化係統。同時, 芯片技術將(jiāng)越來越多地進(jìn)入傳感器領域,實現(xiàn)檢測係統的集成化、一體化。
低成本(běn)、高靈敏(mǐn)度、高穩定性和高壽命:生物傳(chuán)感器技術的不斷(duàn)進步,必然(rán)要求不斷降低產品成本,提高靈敏度(dù)、穩定性和延長壽命。這些特性的改善也會加速生物傳感器市場化、商品化的(de)進程。