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可检测超微分子扰动的高灵敏度生物传感器

2012-10-23 14:10
黯影冰风
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  人可以通过感觉器官来感知外界的光、声、温度等物理信息,也可以通过鼻、舌等来感知相关化学刺激,传感器就是人的感官延伸,在工业生产过程中感知相关参数。

  我们熟悉的传感器有压力传感器、液位传感器、速度传感器等,而生物传感器作为其中特殊的一员,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,特别是它的高度自动化、微型化与集成化的特点,使其在近几十年获得蓬勃而迅速的发展,在生物、化学、医学等领域有着广泛的应用。

  生物传感器简介

  生物传感器(biosensor)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,是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。

  生物传感器在疾病检测上的应用

  正因为这一特性,一种可识别出溶液中最小单个RNA型病毒颗粒的生物传感器被研发出来,这可彻底改变早期疾病检测模式,并将测试结果的等待时间从几周缩短至几分钟。

  这种新型生物传感器中的激光会从可调谐激光器中射出沿光纤运动,位于远端的探测器将会测量这些光的强度。一个微型的玻璃球将与光纤接触,改变光的路径,使其环绕玻璃球运动。当病毒颗粒与小球接触时,其将改变小球的特性,引发谐振频率的变化。激光将环绕生物传感器的玻璃球运动多次,确保表面上的任何细节都不被遗漏。

  当检测的颗粒越小,记录变化也会越来越困难,因此,这就需要通过将黄金纳米接受器黏着在谐振的微球体上,实现了传感器的灵敏度提升。这些接受器为等离子体材质,因此能够增强附近的电场,使得微小的扰动也能被轻易探测出来。

  漏声表面波生物传感器检测基频更高

  在我国的生物传感器技术领域,也不甘落后。上述生物传感器主要是检测超小颗粒的检测,而我国也成功研发出用于大分子检测的漏声表面波生物传感器检测系统,该系统建立了基于“DNA酶连接反应和生物酶放大”的新型漏声表面波生物传感器SNP检测技术,具有高度特异性、敏感性和低成本的特点,并已应用于单核苷酸多态性的检测,与其他类型的生物传感器相比,漏声表面波传感器的检测基频更高,同时更适用于液相分析,将为临床标本病原微生物的直接检测开拓全新的方法。

  小结:

  生物传感器作为一种特殊的传感器,无论是在医疗疾病检测、环境检测或是视频检测中有着难以替代的作用,这种对目标测物具有高度选择性的检测器,将会成为21世纪新型高技术产业的重要组成部分,在更多的领域将会拥有更广泛的前景。

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