生物傳感器的工作原理及在醫學領域的應用

在醫學中有多種檢驗方法，一般的方法是在實驗室檢驗，但是這種檢驗方法過程繁瑣，花費時間較長，逐漸無法滿足現代臨床醫學的需求，生物傳感器的出現大大改觀了這種現象。

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1.原理和結構

傳感器中包含抗體、抗原、蛋白質、DNA 或者酶等生物活性材料，待測物質進入傳感器後，分子識別然後發生生物反應並產生信息，信息被化學換能器或者物理換能器轉化為聲、光、電等信號，儀器將信號輸出，我們就能夠得到待測物質的濃度。傳感器的主要組成部分是感受器和換能器，再將信號通過自動化儀表技術和微電子技術處理，就能構成各種儀器或者系統。

2.分類和特點

按照換能器種類分類，可以分為聲波傳感器、半導體傳感器、熱傳感器、阻抗傳感器等 ;按照分子識別元件種類分類，可以分為免疫傳感器、細胞傳感器和組織傳感器等。

傳統醫學檢驗大多是酶分析法，這種方法步驟繁瑣，費用較高，而採用生物傳感器的方法，雖然試劑價格昂貴但是可以多次使用;生物傳感器有很強的轉移性，即只對特定的底物發生反應，不論其濁度和顏色如何 ;再者分析速度較快，一般一分鐘就能得到結果 ;誤差能夠控制在 1% 以內，準確度可以保證 ;相對於酶分析法操作更加簡便，可以進行自動化分析 ;生物傳感器檢驗效率更高。上述都是生物傳感 器的優點。

3.醫學領域中的運用

生物傳感器有很多種，下面針對其中幾種傳感器在醫學領域中的運用展開分析。

3.1 微生物傳感器

微生物傳感器的感受器是含有微生物的膜，工作原理是微生物會消耗待測溶液中的溶解氧，放出熱量或者光，達到定量檢測待測物質的目的。相對於酶傳感器，微生物傳感器使用穩定並且成本更低，但是使用範圍不及酶傳感器，數據顯示，微生物傳感器能夠檢測的物質約為 60 種到 70 種。微生物會受到待測物質的毒害影響，這是影響傳感器準確度和壽命的主要因素，解決了這個問題，微生物傳感器市場化指日可待。

3.2 酶傳感器

這種傳感器的敏感元件是固定化酶，使用酶傳感器就不需要花費大量精力去提取酶。臨床上測定尿素、葡萄糖、乳酸、天門冬醯胺等生化指標可以採用酶傳感器，例如現在的葡萄糖酶傳感器已經發展到了第四代，應用範圍廣泛，並且國際上乳酸酶傳感器技術已經相當成熟。臨床上要檢驗患者腎功能就要進行腎功能診斷，然後針對性的實施人工透析，這種情況下就要使用尿素傳感器。酶傳感器研究時間和發展時間都較長，市場上的酶傳感器已經達到了超過 200 種。

3.3 基因傳感器

基因傳感器是近年來才出現的一種傳感器，但是技術先進，國內外也有很多專家學者針對基因傳感器進行研究，現在已經成為研究熱點之一。基因傳感器的基礎是雜交高特異性，一般基因傳感器上有 30 個左右的核苷酸單鏈核酸分子，通過和靶序列雜交測定目標核酸分子。現在研究和使用較多的基因傳感器是 DNA傳感器，主要用於結核桿菌、愛滋病毒和B肝炎病毒等的檢測，從而達到診斷疾病的目的。