浅析生物传感器在医疗器械中的重要应用技术

张献斌

青海省中医院，青海西宁810000

摘要：近年来，随着生物科学、信息科学和材料科学发展的推动，生物传感器技术飞速发展。生物传感器是一种集现代生物技术与先进的电子技术于一体的高科技产品。本文阐述了生物传感器的概念，着重对生物传感器进行了分类介绍。总结了生物传感器在医学领域中的应用。最后介绍了生物传感器的发展现状。

关键词：生物传感器；概念；分类；应用

中图分类号：TP212.3文献标识码：A文章编号：1671-5837(2015)25-0145-01

1 阐述生物传感器的含义

生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域，它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起，处在生命科学和信息科学的交叉区域。生物传感器是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。它们的共同特征是：探索和揭示出生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律, 探讨应用于人类经济活动的基本方法。

2 详细介绍生物传感器在医学医疗器械领域中的应用技术

医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法，而且因为其专一、灵敏、响应快等特点，在军事医学方面，也具有广阔的应用前景。在临床医学中，酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物传感器。

2.1 应用于药物分析

药物分析用生物传感器其典型代表产品是SPR 生物传感器，这是一种表面膜共振分析，是实时测定生物分子结合的技术, 在九十年代初由发玛西亚公司引入，以抗原抗体结合分析为例, 将抗原( 或抗体)通过表面化学方法固定在芯片的金箔表面, 然后让抗体( 或抗原)流过抗原抗体的结合将改变膜表面液体性状, 从而影响金箔共振性质, 这一改变可被实时检测并记录下来( 这被称之结合相)。如改让缓冲液流过，结合的抗体( 或抗原) 将解离并被带走, 这同样改变膜表面液体性状,检测并记录下来的金箔共振性质改变就是解离相。

SPR 生物传感器是一种昂贵的生物传感器分析仪，国内只有少许有条件的实验室从国外购进，并以对外收费的服务形式运行。它主要用于部份新药研发中药物作用的分子活性基团的识别。清华大学和中国科学院电子研究所均自行研制了SPR 生物传感器。其中中国科学院电子研究所的产品配有小型流动注入系统、温控测试池及可批量制备的SPR 生物传感芯片。具有体积小、测定范围宽、精度高、灵敏度高、功能完整、操作方便、可靠、耗材廉价等优点，是一种创新性、实用化的现代科学仪器。目前，这种光、机、电一体化、智能化和实用化的SPR 生化分析仪已提供几家科研单位使用。

2.2 应用于肿瘤监测

英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA 细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测，类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸，有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤，获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物－蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统，更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200 万欧元资金给该小组，以使该技术进一步完善。

苏格兰Intermediary Technology Institutes 计划投资1.2 亿英镑发展“生物传感器平台(Biosensor Platform)”。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法，能够在诊断的同时，提出适合不同病人的治疗方案，可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性，同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上，只需在事前做些特殊的测试，即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。

2.3 应用于血糖分析仪

美国Cygnus 公司正在开发的手表式血糖监测仪是一种连续的自动血糖监测装置。在对其校准之后，该装置无疼痛地进行监测并显示大量的血糖数据，可帮助糖尿病患者更好地控制其忽高忽低的血糖值。该装置像一块戴在腕部的手表，使用低电流无痛地将血糖抽取到自耗式经皮透渗贴片( 自动传感器)。该自动传感器内置一个生物传感器，安放在手表式血糖监测仪的背面，紧贴在皮肤上。收集到的血糖在自动传感器内引发电化学反应，产生电子。高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪。

3阐述生物传感器发展现状

由于生物传感器可以取代常规的化学分析方法，因此，它的出现可以说是一场技术革命。为此，世界上一些科技发达的国家都把生物传感器的研究作为生物技术产业化的关键技术，投入了相当大的人力、物力进行研制开发。目前，市场上出售的生物传感器大多是第二代产品，它含有生物工程分子，能直接感知并测定出指定的物质。第三代或第四代的生物传感器的典型代表是把硅片与生命材料相结合制成的生物硅片。这种有机与无机相结合的生物硅片比传统硅片的集成度要高几百万倍，且在工作时不发热或仅产生微热。由于微细加工和小型化之类的快速科技进步正在使生物传感器开始向发展中国家渗透，然而，随着生物防卫和环境领域以及工业控制应用的强劲增长，生物传感器成为进行快速精确分析的首选方式，该市场正在开始转移。在过去4 年中，生物传感器研发的方向有了显著变化，对在生物表达化学、表面定性、分子标记以及纳米技术领域新出现的生物技术创新作出响应，并带动了在各种环境下应用的增长。

4 结束语

综上所述，可见生物传感器是一种集现代生物技术与先进的电子技术于一体的高科技产品。

参考文献

[1]林泉,彭承琳,宋文强.生物传感器的发展及其在生物医学中的应用[J]. 中国医学装备. 2007(04)

[2]生物传感器的研究现状及应用[J]. 医疗保健器具. 2002(11)