有人把21世紀(jì)稱為生命科學(xué)的世紀(jì)，也有人把21世紀(jì)稱為信息科學(xué)的世紀(jì)。生物傳感器正是在生命科學(xué)和信息科學(xué)之間發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科。
生物傳感器研究的全面展開是在20世紀(jì)80年代,20多年來發(fā)展迅速,在食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)學(xué)等方面得到了高度重視和廣泛應(yīng)用。
生物傳感器四大應(yīng)用領(lǐng)域
生物傳感器正進(jìn)入全面深入研究開發(fā)時(shí)期，各種微型化、集成化、智能化、實(shí)用化的生物傳感器與系統(tǒng)越來越多。
1.食品工業(yè)
生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測(cè)定分析。
產(chǎn)品成分分析：在食品工業(yè)中，葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和貯藏壽命的一個(gè)重要指標(biāo)。已開發(fā)的酶電極型生物傳感器可用來分析白酒、蘋果汁、果醬和蜂蜜中的葡萄糖等。
食品添加劑的分析：亞硫酸鹽通常用作食品工業(yè)的漂白劑和防腐劑，采用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料制成的電流型二氧化硫酶電極可用于測(cè)定食品中的亞硫酸含量。此外，也有用生物傳感器測(cè)定色素和乳化劑的報(bào)道。
2.環(huán)境監(jiān)測(cè)
近年來，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，人們迫切希望擁有一種能對(duì)污染物進(jìn)行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測(cè)的儀器，生物傳感器滿足了人們的要求。目前，已有相當(dāng)部分的生物傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中。
大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)：二氧化硫(SO2)是酸雨酸霧形成的主要原因,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法很復(fù)雜。Marty等人將亞細(xì)胞類脂類固定在醋酸纖維膜上,和氧電極制成安培型生物傳感器，可對(duì)酸雨酸霧樣品溶液進(jìn)行檢測(cè)。
3.發(fā)酵工業(yè)
在各種生物傳感器中，微生物傳感器具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、不受發(fā)酵液混濁程度的限制、能消除發(fā)酵過程中干擾物質(zhì)的干擾等特點(diǎn)。因此，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛地采用微生物傳感器作為一種有效的測(cè)量工具。
微生物傳感器可用于測(cè)量發(fā)酵工業(yè)中的原材料和代謝產(chǎn)物。另外，還用于微生物細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定。利用這種電化學(xué)微生物細(xì)胞數(shù)傳感器可以實(shí)現(xiàn)菌體濃度連續(xù)、在線的測(cè)定。
4.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的生物傳感器發(fā)揮著越來越大的作用。生物傳感技術(shù)不僅為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究及臨床診斷提供了一種快速簡(jiǎn)便的新型方法，而且因?yàn)槠鋵Ｒ弧㈧`敏、響應(yīng)快等特點(diǎn)，在軍事醫(yī)學(xué)方面，也具有廣闊的應(yīng)用前景。
在臨床醫(yī)學(xué)中，酶電極是最早研制且應(yīng)用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物傳感器。在軍事醫(yī)學(xué)中，對(duì)生物毒素的及時(shí)快速檢測(cè)是防御生物武器的有效措施。生物傳感器已應(yīng)用于監(jiān)測(cè)多種細(xì)菌、病毒及其毒素。
未來生物傳感器幾大特點(diǎn)
近年來，隨著生物科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)，生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。可以預(yù)見，未來的生物傳感器將具有以下特點(diǎn)。
功能多樣化：未來的生物傳感器將進(jìn)一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。目前,生物傳感器研究中的重要內(nèi)容之一就是研究能代替生物視覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物傳感器,即仿生傳感器。
微型化：隨著微加工技術(shù)和納米技術(shù)的進(jìn)步，生物傳感器將不斷地微型化，各種便攜式生物傳感器的出現(xiàn)使人們?cè)诩抑羞M(jìn)行疾病診斷，在市場(chǎng)上直接檢測(cè)食品成為可能。
智能化與集成化：未來的生物傳感器必定與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學(xué)、更準(zhǔn)確地提供結(jié)果，實(shí)現(xiàn)采樣、進(jìn)樣、結(jié)果一條龍,形成檢測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí),芯片技術(shù)將越來越多地進(jìn)入傳感器領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的集成化、一體化。
低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命:生物傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步,必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度、穩(wěn)定性和延長(zhǎng)壽命。這些特性的改善也會(huì)加速生物傳感器場(chǎng)化、商品化的進(jìn)程。
生物傳感器研究的全面展開是在20世紀(jì)80年代,20多年來發(fā)展迅速,在食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)學(xué)等方面得到了高度重視和廣泛應(yīng)用。
生物傳感器四大應(yīng)用領(lǐng)域
生物傳感器正進(jìn)入全面深入研究開發(fā)時(shí)期，各種微型化、集成化、智能化、實(shí)用化的生物傳感器與系統(tǒng)越來越多。
1.食品工業(yè)
生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測(cè)定分析。
產(chǎn)品成分分析：在食品工業(yè)中，葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和貯藏壽命的一個(gè)重要指標(biāo)。已開發(fā)的酶電極型生物傳感器可用來分析白酒、蘋果汁、果醬和蜂蜜中的葡萄糖等。
食品添加劑的分析：亞硫酸鹽通常用作食品工業(yè)的漂白劑和防腐劑，采用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料制成的電流型二氧化硫酶電極可用于測(cè)定食品中的亞硫酸含量。此外，也有用生物傳感器測(cè)定色素和乳化劑的報(bào)道。
2.環(huán)境監(jiān)測(cè)
近年來，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，人們迫切希望擁有一種能對(duì)污染物進(jìn)行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測(cè)的儀器，生物傳感器滿足了人們的要求。目前，已有相當(dāng)部分的生物傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中。
大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)：二氧化硫(SO2)是酸雨酸霧形成的主要原因,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法很復(fù)雜。Marty等人將亞細(xì)胞類脂類固定在醋酸纖維膜上,和氧電極制成安培型生物傳感器，可對(duì)酸雨酸霧樣品溶液進(jìn)行檢測(cè)。
3.發(fā)酵工業(yè)
在各種生物傳感器中，微生物傳感器具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、不受發(fā)酵液混濁程度的限制、能消除發(fā)酵過程中干擾物質(zhì)的干擾等特點(diǎn)。因此，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛地采用微生物傳感器作為一種有效的測(cè)量工具。
微生物傳感器可用于測(cè)量發(fā)酵工業(yè)中的原材料和代謝產(chǎn)物。另外，還用于微生物細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定。利用這種電化學(xué)微生物細(xì)胞數(shù)傳感器可以實(shí)現(xiàn)菌體濃度連續(xù)、在線的測(cè)定。
4.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的生物傳感器發(fā)揮著越來越大的作用。生物傳感技術(shù)不僅為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究及臨床診斷提供了一種快速簡(jiǎn)便的新型方法，而且因?yàn)槠鋵Ｒ弧㈧`敏、響應(yīng)快等特點(diǎn)，在軍事醫(yī)學(xué)方面，也具有廣闊的應(yīng)用前景。
在臨床醫(yī)學(xué)中，酶電極是最早研制且應(yīng)用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物傳感器。在軍事醫(yī)學(xué)中，對(duì)生物毒素的及時(shí)快速檢測(cè)是防御生物武器的有效措施。生物傳感器已應(yīng)用于監(jiān)測(cè)多種細(xì)菌、病毒及其毒素。
未來生物傳感器幾大特點(diǎn)
近年來，隨著生物科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)，生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。可以預(yù)見，未來的生物傳感器將具有以下特點(diǎn)。
功能多樣化：未來的生物傳感器將進(jìn)一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。目前,生物傳感器研究中的重要內(nèi)容之一就是研究能代替生物視覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物傳感器,即仿生傳感器。
微型化：隨著微加工技術(shù)和納米技術(shù)的進(jìn)步，生物傳感器將不斷地微型化，各種便攜式生物傳感器的出現(xiàn)使人們?cè)诩抑羞M(jìn)行疾病診斷，在市場(chǎng)上直接檢測(cè)食品成為可能。
智能化與集成化：未來的生物傳感器必定與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學(xué)、更準(zhǔn)確地提供結(jié)果，實(shí)現(xiàn)采樣、進(jìn)樣、結(jié)果一條龍,形成檢測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí),芯片技術(shù)將越來越多地進(jìn)入傳感器領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的集成化、一體化。
低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命:生物傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步,必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度、穩(wěn)定性和延長(zhǎng)壽命。這些特性的改善也會(huì)加速生物傳感器場(chǎng)化、商品化的進(jìn)程。
