生物传感器的开发和应用进展

生物传感器的开发和应用进展冯德荣（山东省科学院生物研究所２５００１４）一、生物传感器的特点和原理在生物技术领域迫切需要建立的各种快速分析和优化控制方法中,生物传感器是目前最受到人们注意的一种。生物传感器能对许多过去难于测定的生化物质进行定量分析,已经在实践中开始应用的生物传感器都是固定化酶酶电极,包括葡萄糖、谷氨酸、乳酸、乙醇等多种。     

阵列电化学生物传感器研究进展

阵列生物传感器技术作为一种高通量、快速、选择性高和集成化的分析技术,已在基因组学和蛋白质组学的研究和药物筛选、环境分析,食品分析,临床诊断等领域中得到广泛的应用.阵列生物传感器主要有阵列光学生物传感器和阵列电化学生物传感器.阵列电化学生物传感器是将生物分子识别物质如酶、抗原/抗体、DNA等固定在阵列电极上,以阵列中每根电极产生的电化学信号作为检测信号的电化学分析器件.阵列电化学生物传感器以灵敏度高、分析速度快、选择性好、易于微型化和集成化以及仪器价格低廉等特点受到了研究工作者的极大关注.本文简单介绍了阵列电化学生物传感器的原理和特点,重点评述了2005年以来阵列电化学生物传感器在单组份检测和多组份同时检测两方面的研究进展,简单讨论了阵列电化学生物传感器研究中存在的问题.     

基于专利分析的生物传感器发展态势研究*

生物传感器将固定化的生物敏感材料作为识别元件,具有体积小、专一性强、响应快、准确度高等特点,市场应用前景广阔。近年来,生物传感器技术发展迅速,研究成果不断涌现。为更好地了解我国生物传感器研究现状,进一步促进生物传感器行业健康快速发展,基于IncoPat专利数据库,利用ITGinsight作为文献分析工具,对全球范围内生物传感器领域的总体研究态势、区域布局、技术构成及研究热点等方面进行专利分析,并对核心专利进行识别。结果表明,我国生物传感器领域的专利数量排在世界前列,但科研实力存在区域分布不均衡、企业研发实力不强、关键核心技术不足等问题。针对这些问题,提出我国生物传感器技术的未来发展策略。     

土壤诊断生物传感器上市销售

坂田种子公司从2006年7月起开始销售土壤诊断用生物传感器“soil　dock”。该传感器通过比较固定在电极上的微生物的耗氧量来诊断土壤病害发生的难易程度，由日本东京工科大学、产业技术综合研究所共同进行研发。[第一段]     

刊首语

从20世纪60年代Clark和Lyon提出生物传感器的设想开始,生物传感器的发展距今已有几十年的历史了。生物传感器与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科共同处在生命科学和信息科学的交叉领域,又因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂体系中能连续监测的特点,在近几十年获得了蓬勃而迅速的发展。     

全细胞生物传感器的设计及其在环境监测中的应用

全细胞生物传感器是一种以微生物全细胞为敏感元件,可以快速感应环境中的毒性物质及污染物的装置。因其具有响应快、体积小、成本低、可实现原位监测等优势,在环境监测、药品研发、食品工业等领域显示出巨大潜力。综述了全细胞生物传感器的原理、分类及其在环境污染物监测领域的应用进展等,并对其未来的发展趋势进行了展望,以期为全细胞生物传感器的开发与利用提供参考。     

检测食源性致病菌的生物传感器

  大肠埃希氏菌、李斯特氏菌和鼠伤寒沙门氏菌等几种食源性致病菌不仅威胁到人们的 生命安全,还会造成巨大的社会经济损失.生物传感器是将生物识别元件和信号转换元件紧 密结合,从而检测目标化合物的分析装置.生物传感器在致病菌检测方面具有分析速度快、 灵敏度高、专一性强等特点;可分为光学式、电化学式、压电式生物传感器等;在检测食源 性致病菌方面生物传感器表现出能够满足实际应用的发展潜力,但是生物传感器目前仍面临 并需要解决一些问题,这也是生物传感器从实验室到市场如此缓慢的原因.最后提出了实际 检测应用中对生物传感器的要求.     

生物传感器应用于食源性致病菌检测研究进展

生物传感器技术是一种由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透形成起来的高新微量分析技术,具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测的特点.本文根据生物传感器的分子识别元件将生物传感器分为DNA传感器、免疫传感器、细胞传感器三大类,简要介绍各种生物传感器的原理及其在检测食源性致病菌方面的应用情况,并对未来生物传感器应用于实际检测进行了展望.     

生物传感器在转基因产品检测中的研究进展

生物传感器因快速、低耗和易于操作等优点在基因序列测定中受到了广泛的关注.概述了生物传感器的基本原理、分类以及几种主要生物传感器在转基因产品检测中的研究进展,分析了其在应用中存在的问题,并对今后的发展趋势提出一些看法.     

核酸生物传感器及其研究进展

核酸生物传感器在涉及分子生物学的研究领域具有重要意义.为适应分子生物学及其相关学科的发展需要,其研究正成为90年代生物传感技术研究热点.文章对核酸生物传感器的工作原理、分类、研究现状以及发展趋势作了较详细的介绍.     

DNA生物传感器进展

近几年来,酶传感器、免疫传感器及微生物传感器等发展较为成熟,而DNA生物传感器的研究相对较少.文章从核酸杂交的原理出发介绍了DNA生物传感器的工作原理,举例说明了电化学、光学和声学等几种典型的DNA生物传感器,指出了其固有的优缺点,肯定了DNA传感器发展前景.     

DNA传感器研究进展

本文概述了当前生物传感器的研究特点以及发展ＤＮＡ生物传感器的迫切性;从不同角度阐述了ＤＮＡ生物传感器的概念和研究内容;着重讨论了ＤＮＡ生物传感器的研究现状和发展趋势。文中分别对ＤＮＡ光生物传感器和ＤＮＡ压电晶体生物传感器的基本原理、特点、研究进展及存在的问题进行了分析与说明。进而,对我国ＤＮＡ生物传感器研究存在的差距和发展前景进行了简要论述。     

DNA生物传感器在环境污染监测中的应用

基于生物催化和免疫原理的生物传感器在环境领域中获得了广泛应用.近年来,随着分子生物学和生物技术的发展,人们开发了以核酸探针为识别元件,基于核酸相互作用原理的DNA生物传感器.该传感器可用于受感染微生物的核酸序列分析、优先控制污染物的检测以及污染物与DNA之间相互作用的研究,在环境污染监测中具有潜在的巨大应用前景.简要介绍了核酸杂交生物传感器的基本原理及其在环境微生物和优先控制污染物（priority pollutant）检测中的应用研究进展.     

电场驱动微悬臂生物传感器及对DNA 的快速、高灵敏度检测

微悬臂列阵传感器在生物检测方面具有快速、痕量和非标记的特性. 我们以镀金并在其上固定了 DNA 探针的微悬臂为正极,在靶杂交液槽内引入另一电极作为负极,构成电场驱动微悬臂 DNA 生物传感器. 对该传感器系统施加静电场,驱动 DNA 分子朝正极迁移,使溶液中的 DNA 分子富集在微悬臂上,促进 DNA 分子的杂交. 结果表明： a. DNA 在微悬臂上的杂交时间仅需 3 min,加快了微悬臂生物传感器对 DNA 分子的检测速度; b. 提高了微悬臂生物传感器的灵敏度,可以检测到皮克级的 DNA 分子.     

二硫化钼纳米材料在生物传感器中的应用

近年来纳米材料的不断引入，为生物传感技术提供了新的研究途径，大大提高了生物传感器的性能。其中，二硫化钼(MoS₂)纳米材料由于比表面积大、带隙可调、电子迁移率高等独特性质，在生物传感器中被广泛应用。本文首先介绍了基于MoS₂纳米材料的电化学、场效应晶体管、表面增强拉曼散射、比色、双模式生物传感器的基本原理、研究进展及性能对比，重点分析了MoS₂纳米复合材料的结构、组分等对传感器灵敏度、检测范围、检测限、特异性等性能的影响，总结了MoS₂生物传感器的优势并对其未来发展趋势进行了展望，为MoS₂生物传感器在生物检测领域的进一步应用以及未来研究方向提供了思路。     

转化生长因子β信号转导通路的生物传感器的构建

为构建转化生长因子β信号转导通路的下游蛋白Smad3的生物传感器,根据已发表的人类Smad3基因序列设计引物,利用PCR扩增得到了一个长度约为1.3 kb的Smad3基因全长序列.序列分析结果表明与数据库公布的人类序列(Genebank登录号:NM_005902.3)一致.通过基因工程的方法,构建含有增强的青色荧光蛋白-Smad3-黄色荧光蛋白变体(ECFP-Smad3-Citrine)融合蛋白的真核表达载体即:Smad3生物传感器.转染293T细胞并观察转染效率和融合蛋白表达情况.在荧光显微镜下,应用MetaFlour FRET 4.6软件测量Smad3生物传感器的荧光能量共振转移(flurorescence resonance energy transfer,FRET).经过PCR和双酶切鉴定结果表明:成功构建Smad3生物传感器质粒.细胞转染后转染效率达40%,并检测到FRET现象.分析表明:Smad3生物传感器能够作为活细胞分子探针研究转化生长因子β信号转导通路.     

纳米颗粒增强酶生物传感器性能的研究进展

简要介绍生物传感器的原理及分类,并且对纳米颗粒增强酶生物传感器的研究现状进行了评述,尤其是纳米颗粒对葡萄糖生物传感器和尿酸酶生物传感器的增强作用,并对我国生物传感器的发展方向做了展望。     

生物传感技术在食品生物安全检测中的应用

近年来,食品生物安全问题越来越受到各国政府和百姓的重视,寻找一种优良的检测方法成为当前食品安全监督部门的当务之急.生物传感器技术具有快速、灵敏、特异、简便等特点,在食品检测领域具有广阔的应用前景.本文对生物传感器在食品中的细菌、毒素、农药残留等问题的应用进行综述,并简要探讨生物传感器在食品生物安全中的发展前景.     

纳米级金微粒在DNA生物传感器研究中的应用

纳米金颗粒具有独特的物理、化学性质和良好的生物兼容性,已广泛应用于生命科学研究中的示踪技术.将该技术与DNA传感器相结合,可显著提高生物传感器的灵敏度,缩短检测时间和提高检测通量,已成为近年来的研究重点.     

荧光纳米生物传感器研究进展

荧光纳米生物传感器检测物质具有灵敏度高、响应迅速、抗干扰性强、无需参比电极等特点而被广泛地运用于生物传感技术领域。本文综述了荧光纳米生物传感器种类和特点,介绍了国内外近期在荧光纳米生物传感器及在生物检测方面的一些研究成果及进展,并作了分析比较。着重讨论了纳米粒子荧光生物传感器和光纤纳米荧光生物传感器的特性及其在生物分析中的应用。