⑴ 電化學生物感測器在醫學領域的應用現狀
第一、基礎醫學
電化學生物感測器利用了生物反應的特異性,同時具有電化學分析方法的高靈敏度,因此可以實現對生物大分子之間相互作用的實時檢測。對於抗原、抗體之間結合與解離的動態平衡可以直觀地觀察到,並且較為准確地測定抗體的親和力及識別抗原表位。
左手一個免疫球蛋白(IgG)抗體右手一個鉭電極,可以應用於基礎醫學研究的電化學生物感測器誕生啦!Gebbert等用硅烷化的方法將免疫球蛋白(IgG)抗體固定在鉭電極上,形成的電化學生物感測器能夠在流通體系中檢測IgG。其意義在於對灌注反應器中培養雜化細胞過程中產生的單克隆抗體進行實時監測。無需使用任何標記試劑,操作簡便,且能監測動咐罩和態變化,可以預見,在未來的基礎醫學研究中,電化學生物感測器會有更加廣泛的應用。
1、無創血糖檢測技術
糖尿病作為終身性基因遺傳類疾病,如今的醫學研究水平尚不能奈何,被它附上身後臨床表現為血液和尿液中葡萄糖含量的異常增多,後期則會引起血管病變而導致的腎衰竭、心肌梗塞等並發症。只能通過調控病人體內的葡萄糖代謝來達到穩定體內血糖濃度的目的,所以對頻繁測定糖尿病患者的血糖濃度是對一個重要的疾控手段。
現在國內外臨床上大多使用創傷性方法測定血糖濃度,例如手指刺血或者靜脈取血,然後進行檢測。這些方法不僅痛苦,而且易感染,難以做到動態悶答連續監測。一種基於反離子電滲透原理的電化學生物感測器能夠實現無創檢測血糖。該方法採用銀/氯化銀環形電極透皮抽取皮下低濃度葡萄糖,之後用電流型三電極電化學生物感測器進行。酶與電極之間進行電子傳遞的媒介體採用含鋨離子的氧化還原聚合物,降低工作電位的同時提高了靈敏度。電化學生物感測器的敏感膜是葡萄糖氧化衡盯酶,與戊二醛交聯固定在聚環氧乙烷水凝膠中。反離子電滲透原理如下圖所示。在皮膚表面施加一個小小的恆電流(<5mA是不會痛噠),形成一個從表層經皮下組織構成帶電離子流後再回到表層的恆電流通道。反離子電滲透技術正是利用這個離子流將皮下組織液中的葡萄糖攜帶到皮膚的表面。
2、反離子電滲透原理
通過MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 技術中的濺射工藝可以制備電化學生物感測器基礎電極。首先在帶有保護膜的聚碳酸酯板上刻出所需要的電極圖形,然後揭去保護膜,留下掩膜,再利用濺射工藝將NiCr/Au合金濺射到聚碳酸酯板上,最後去掉掩膜即可得到所需要的金電極陣列。然後採用絲網印刷工藝在參比電極和對電極上絲印銀/氯化銀漿,在120℃乾燥箱內乾燥5分鍾後,即可得到感測器的基礎金電極。
⑵ 基因生物感測器的優點和不足主要有哪些方面
優點
⑴採用固定化生物活性物質作催化劑,價值昂貴的試劑可以重復多次使用,克服了過去酶法分析試劑費用高和化學分析繁瑣復雜的缺點。
⑵專一性強,只對特定的底物起反應,而且不受顏色、濁度的影響。
⑶分析速度快,可以在一分鍾得到結果。
⑷准確度高,一般相對誤差可以達到1%
⑸操作比較簡單,容易實現自動分析
⑹成本低,可連續使用
不足
前期實驗性高
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⑶ 生物感測器的發展前景
概述
隨著生物科學、信息科學和材料科學發展成果的推動,生物感測器技術飛速發展。但是,目前,生物感測器的廣泛應用仍面臨著一些困難,今後一段時間里,生物感測器的研究工作將主要圍繞選擇活性強、選擇性高的生物感測元件;提高信號檢測器的使用壽命;提高信號轉換器的使用壽命;生物響應的穩定性和生物感測器的微型化、攜帶型等問題。可以預見,未來的生物感測器將具有以下特點。
功能多樣化
未來的生物感測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。生物感測器研究中的重要內容之一就是研究能代替生物視覺、嗅覺、味覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物感測器,這就是仿生感測器,也稱為以生物系統為模型的生物感測器。
微型化
隨著微加工技術和納米技術的進步,生物感測器將不斷的微型化,各種攜帶型生物感測器的出現使人們在家中進行疾病診斷,在市場上直接檢測食品成為可能。
智能化集成化
未來的生物感測器必定與計算機緊密結合,自動採集數據、處理數據,更科學、更准確地提供結果,實現采樣、進樣、結果一條龍,形成檢測的自動化系統。同時,晶元技術將愈加進入感測器,實現檢測系統的集成化、一體化。
低成本高靈敏度高穩定性高壽命
生物感測器技術的不斷進步,必然要求不斷降低產品成本,提高靈敏度、穩定性和壽命。這些特性的改善也會加速生物感測器市場化,商品化的進程。在不久的將來,生物感測器會給人們的生活帶來巨大的變化,它具有廣闊的應用前景,必將在市場上大放異彩。
生物感測器實用性
是生物體成分(酶、抗原、抗體、激素、DNA) 或生物體本身(細胞、細胞器、組織),它們能特異地識別各種被測物質並與之反應;後者主要有電化學電極、離子敏場效應晶體管( ISFET ) 、熱敏電阻器、光電管、光纖、壓電晶體(PZ) 等,其功能為將敏感元件感知的生物化學信號轉變為可測量的電信號。
生物感測器按所用分子識別元件的不同,可分為酶感測器、微生物感測器、組織感測器、細胞器感測器、免疫感測器等;按信號轉換元件的不同,可分為電化學生物感測器、半導體生物感測器、測熱型生物感測器、測光型生物感測器、測聲型生物感測器等;按對輸出電信號的不同測量方式,又可分為電位型生物感測器、電流型生物感測器和伏安型生物感測器。微生物感測器是生物感測器的一個重要分支。1975 年Divies 製成了第一支微生物感測器,由此開辟了生物感測器發展的又一新領域。
在不損壞微生物機能情況下,可將微生物固定在載體上製作出微生物感測器。微生物感測器與酶感測器相比,它有以下特點:
⑴ 微生物的菌株比分離提純酶的價格低得多,因而製成的感測器便於推廣普及;
⑵ 微生物細胞內的酶在適當環境下活性不易降低,因此微生物感測器的壽命更長;
⑶ 即使微生物體內的酶的催化活性已經喪失,也可以因細胞的增殖使之再生;
⑷ 對於需要輔助因子的復雜的連續反應,用微生物則更易於完成
⑷ 生物感測技術有哪些特點
一猛扮配、虹膜識別技術
虹膜是一種在眼睛中瞳孔內的織物狀各色環狀物,每一個虹膜都包含一個獨一無二的基於像冠、水晶體、細絲、斑點、結構、凹點、射線、皺紋和條紋等特徵的結構,據稱,沒有任何兩個虹膜是一樣的。 虹膜技術的優點: 1、便於用戶使用;
2、可能會是最可*的生物識別技枝指術; 3、無需物理的接觸; 虹膜技術的缺點: 1、虹膜技術的缺點:
2、一個最為重要的缺點是它沒有進行過任何的測試,當前的虹膜識別系統只缺段是用統計學原理進行小規模的試驗,而沒有進行過現實世界的唯一性認證的試驗; 3、很難將圖像獲取設備的尺寸小型化;
4、需要昂貴的攝像頭聚焦,一個這樣的攝像頭的最低價為7000美元; 5、鏡頭可能產生圖像畸變而使可*性降低; 6、黑眼睛極難讀取; 7、需要較好光源。 二、視網膜識別技術
視網膜也是一種用於生物識別的特徵,有人甚至認為視網膜是比虹膜更唯一的生物特徵,視網膜識別技術要求激光照射眼球的背面以獲得視網膜特徵的唯一性。