生物传感器技术

       生物传感器最早起源于20世纪中期。1962年Clark 和Lyons首次制成了第一支酶电极。1967年Updike和Hichs利用酶固化技术成功制成了固定化酶电极，这是生物传感器的首次应用。由于酶电极寿命一般较短，价格昂贵，20世纪70年代中期开始，大量学科交叉，相继出现了各种不同原理和技术的生物传感器如免疫电极、微生物电极、动物组织电极和细胞器电极等新型生物传感器。20 世纪80年代生物传感器突破了生物反应的电化学过程，由生物反应中出现的各种信息，如光效应、热效应、场效应和质量变化等，发展了各种生物电子学传感器。20 世纪90 年代后，生物亲和传感器以表面等离子体与生物芯片为代表，发展迅速。近些年，生物传感器逐渐进入全面深入研究开发阶段，各种微型化、自动化、集成化、智能化和实用化的生物传感器日益增多。生物传感器以其高灵敏度、高选择性和连续动态监测等优点，在POCT中具有很好的应用前景，它能对生物体液中的各种分析物如核酸、微量蛋白、小分子有机物等进行准确的微量分析。迄今为止，生物传感器研究总体上可划分为3个发展阶段：第一代生物传感器以生物成分截留或结合在膜上为基础，由固定上了生物成分的非活性基质膜（透析膜或反应膜）及电化学转换器所组成；第二代生物传感器将生物分子采用直接吸附或共价结合的方式固定于转换器的表面，无需使用非活性的基质膜，且测定时无需向样品中加入其他试剂；第三代生物传感器将生物成分直接固定于电子元件上，通过直接感应和放大界面物质的变化，进而将生物识别及信号转换处理有机地结合。

生物传感器（biosensor）是由生物识别元件、信号转换器和信号放大装置构成的分析工具。待测物质通过扩散作用进入生物识别元件，经分子特异性识别而发生生物化学反应，如酶与底物、抗体与抗原、核酸与其互补片段之间的识别反应，通过信号转换器及信号放大装置将待测的生物信号转换成声、光、电等可检测的物理信号，从而实现对待测物质的检测（图1）。

图1  生物传感器的传感原理