生物傳感器的應用詳解

生物傳感器是一種對生物物質敏感并將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。按照分子識別、轉換器件等分類擁有多種類型的生物傳感器，因此生物傳感器也應用在醫學和非醫學領域的眾多方面，本文將詳解生物傳感器的應用。

生物傳感器的應用

生物傳感器在醫學領域的應用

中醫針炙傳感針

基于中醫針炙針的傳感針是以中醫針灸針為基體， 傳感人體微區中的溫度、pH值、氧分壓、多巴胺，Ca2+，K+，Na+等信息的新功能而得的一種特殊傳感針。

既能實時傳感出人體微區中各種生理、生化參數，并進行人體微區的動態監測，又能按中醫針刺的實施治病理療法。

傳感針是以普通針灸針（或根據應用學科的具體外形要求用外直徑為0.3~ 0.4mm的空心不銹鋼竹）作為基體加工而成 的。

一般制備過程為：對針灸表面進行清潔處理或用處理液浸泡；針尖上鍍相應的合金和相應參數的敏感膜，然后再覆蓋上有機高分子功 能保護的材料;針體鍍絕緣膜，使之有耐、提、插、捻、轉的機械作用，這一點是由它的傳感和治療雙重功能決定的;用戊二醛消毒液消毒;

根據不同的參數特性配上相應的測量儀，進行直接讀數;在實驗室 經過反復浸泡、沖洗實驗并進行動物實驗，使它們的主要性能指標（如線性范圍、響應時間、分辨率、零點漂移、壽命等）達到要求標準。

目前己制成的有溫度傳感針、氧分壓傳感針、pH傳感針、Ca2+傳感針和多巴胺傳感針等。

此外，還可研制離了生物傳感針，如K+傳感針、N a+傳感針、中樞神經遞質傳感針、酶傳感針、抗體傳感針、受體傳感針、激素傳感針、DNA傳感針、RNA傳感針，并進而研制多參數、微型化與智能化的傳感針。

生物芯片

國外正在開發半導體生物傳感器，它包括一個參考電極和一個PH值量子場效應品體管感應膜，膜上固定有酶和微生物，當固定酶和微生物分別與待測物反應時，PH值發生變化，那么輸出的電流或電壓就可測定，這就完成了對參加反應的化學物質的定量分析。如果把這些信號同計算機輸人端聯接，按一定的軟件程序，那么，可開發生物模擬計算機。

醫用生物傳感器

隨著生物傳感技術的發展，在醫療器械范圍內開辟出更多專業的領域。從病毒和疾病檢測到康復和藥物劑量等。以下的一些生物傳感器裝置，可能會在醫療領域產生巨大顯著的影響。

葡萄糖監測

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因為研究人員尋求開發可穿戴式生物傳感器，可以通過皮膚上的汗水監測患者的葡萄糖水平，生物傳感技術很可能成為糖尿病患者不同人生的制造者。

德克薩斯大學達拉斯分校已經開發出一種大約25美分尺寸大小的傳感器，可以檢測汗液中的皮質醇，并提供來自周圍汗液的實時數據（所顯示的）。

一種可以集成到微流控芯片中的光纖葡萄糖傳感器， 可以測量血糖水平的廉價便攜式設備。最近，我們看到了各種不同的技術，都是旨在提供一種較少侵入性的葡萄糖監測方法，甚至紋身形式的傳感技術——所有需要做的就是扎一下手指頭，就結束了。有了這些新技術，這些傳感器的實體可能比以往任何時候都更接近我們。

檢測DNA突變

新的電石墨烯生物傳感器芯片可能是第一種被用作生物醫學植入物，可以實時讀取和檢測DNA突變的芯片。 一種廉價的生物傳感器技術，可以高分辨率檢測人類基因突變，并能把數據無線傳輸到移動設備上。

該技術可以引領全新一代的診斷方法和個性化治療，因為生物傳感器芯片可用于進行活檢和詳細的DNA測序。由于芯片連接到石墨烯晶體管，它使芯片能夠以電子方式運行——使其成為第一個將動態DNA納米技術與高分辨率電子傳感相結合的產品。

疾病診斷

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一種新的生物傳感器能夠檢測出與神經退行性疾病以及幾種不同類型癌癥相關的特定分子。該裝置被設計為在與谷胱甘肽S-轉移酶接觸時反應，谷胱甘肽S-轉移酶是一種與帕金森氏病、阿爾茨海默病、乳腺癌和其他疾病相關的酶。

該裝置是玻璃載片上的有機納米級晶體管，使用納米級系統識別特定分子，可以被用來快速和安全地診斷復雜疾病。

該裝置的便攜性和低成本使其適用于任何實際的生活環境中，并且可以經過調整改進用于檢測與不同疾病相關的其他物質或分子。該團隊最終計劃創建一個基于紙張的生物傳感器，盡可能的進一步改善便攜性和成本費用。

病毒檢測

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生物感測技術可以在病毒檢測中發揮重要作用。 一種新的納米生物傳感器，可以在短短2至3小時內檢測到各種不同的病毒。

傳統的測試方法可能需要一到三天才能完成，然而，這種新的生物傳感器使用增頻轉換發光共振能量轉移（LRET）用于液相系統中的超靈敏病毒檢測。

該技術的設計和操作簡單，并且不需要使用任何昂貴的設備或專業技能。該技術還被設計用于識別幾乎任何已知的目標病毒的基因序列。遲早，這個技術甚至可以經過調整改進用于在單個測試平臺上識別多種流感病毒。

藥物劑量

通過精確施藥引領新的個性化治療的發展， 一種新型的生物傳感芯片，一厘米大小的正方形設備包含了一個電路，一個控制單元和一個無線電傳輸模塊，一旦植入體內后，允許芯片讀取信息，并跟大量的化合物做出反應。

該芯片將允許醫生監測藥物對新陳代謝系統影響的實時效果，這個成就可以引領全新一代的個性化治療和精確療法。 這個生物傳感芯片可以測量pH值，溫度和代謝相關分子如葡萄糖和膽固醇的。

腦損傷檢測

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腦損傷已經成為醫學世界中的一個重要問題，特別是在運動醫學領域中。來自約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins）的心臟病學專家和工程師一直想利用生物傳感技術，在發生嚴重的腦損傷時來警示提醒醫生，特別是在心臟手術中。兩組人合作開發了一種指甲大小的生物傳感器，可以檢測與腦損傷相關的特定蛋白質。

作為心臟手術的結果，兒童往往很多時候會出現神經發育的問題，最近的研究表明，多達40％的進行心臟手術的嬰兒患者在核磁共振成像掃描（MRI）中出現腦部異常。

這個新的傳感器平臺經過設計，可以識別作為腦損傷生物標記的特定蛋白質，并且最終可以在手術室外使用，為運動員和事故受害者快速檢測和診斷腦損傷。

監測康復患者

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生物感應技術用于使用輪椅或假肢的康復病人。研究人員計劃進行各種不同的研究，利用生物傳感技術，以臨時紋身和智能手表的形式收集數據，并監測具體康復設備和鍛煉的效果。

該研究將觀察患者在家里使用的反應如何，以及如何應對康復設備和鍛煉，以便開發能夠使用生物傳感器信息的軟件，支持那些選擇在家中進行康復的患者。這個研究的目的是使用這些技術提供的信息來改善患者治療，以及改善家用康復設備的設計和功能。