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摘 要：本文主要在介绍生物传感器发展现状、组成及工作原理的基础上,对生物传感器在环境监测、转基因产品检测、医学及军事等领域中的应用研究进行了综述,并探讨了生物传感器的发展前景.
关 键 词：生物传感器；应用；检测；发展趋势
中图分类号：TP212.3文献标识码：A文章编码：1003-2738（2012）06-0326-01
一、生物传感器的原理及特点
生物传感器是将生物活性物质固定化后作敏感元件配合适当的换能器组成的一种分析检测装置,其具有:响应快、准确度高,可进行在线检测；一般样品不需要预处理,被测组分的分离和检测同步进行,可进行自动分析；可进行活体分析；检测成本低等特点.
二、生物传感器的应用
(一)生物传感器在环境监测中的应用.
BOD是衡量水体有机污染程度的重要指标.BOD传感器具有快速、灵敏的特点,其工作原理为:以单一菌种或混合种群作为生物电极,由于水体中BOD浓度发生改变,导致水中的微生物耦联的电信号发生强弱的改变,在一定条件下其电流强度与BOD的浓度呈线性关系.用于制作BOD生物传感器的菌种主要有酵母、芽孢杆菌、假单胞菌、嗜热菌和发光菌等.
目前国外,分离出来出来两种新的酵母菌种SPT1和SPT2固定在玻璃碳极上,以构成测量BOD的生物传感器.其误差为±10%.用于监测纸浆厂污水中BOD浓度,其下限可达到2mg/L,监测时间仅为5min.
(二)生物传感器在转基因产品检测中的研究应用.
压电生物传感器是上世纪90年展起来的一种新型生物传感器.其表面生物活性材料,利用压电介质激发声波与周边环境介质的相互作用,将反应过程中环境介质的化学、物理变化转换为相应的传感信号,进而得到关于反应的各种信息.压电生物传感器具有灵敏度高、特异性强、反应简便快速、自动化集成化程度高等优点,石英晶体微天平传感器就是其中的代表.
石英晶体微天平传感器对抗草甘磷除草剂转基因大豆中5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)基因的检测.可用于转基因含量为30%的大豆动物饲料中EPSPS基因的检测,该基因的PCR扩增产物和没有扩增的植物基因
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(三)生物传感器在医学及军事领域中的应用.
1.基因传感器的应用.
基因传感器是生物传感器中出现最晚的一类传感器.近年来,国内外有关基因传感器的研究十分活跃.目前基因传感器主要为DNA传感器,该传感器通过本身的核苷酸的单链核酸分子,与被检测目标的核酸分子的特定序列进行杂交,将杂交程所产生的变化转变成电信号.来确定被检测目标的DNA量.DNA生物传感器用于临床疾病诊断有关的结核杆菌,乙型肝炎病毒等细菌和病毒DNA测定以诊断相应疾病.
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2.在军事领域的应用.
生物传感器在军事领域的应用主要是对生化武器的侦查检测方面的应用,现在生物传感器已经应用于检测多种病毒、细菌和毒素.上世纪50年代,发明的沙林毒剂的酶检测方法,可检出0.1-0.5×10-6的沙林,这一方法至今仍在普遍应用.2000年,美军报道已研制出可检测土拉弗菌、蓖麻素、肉毒毒素和葡萄球菌肠毒素B等4种生物战剂的免疫传感器.
三、生物传感器的发展趋势与展望
经过40年的发展,目前已经出现了各种类型的生物传感器,但是由于生物活性物质的不稳定性等缺点,造成生物传感器的重现性和稳定性还较差,目前进入应用阶段的生物传感器还不是很多,所以该技术尚处于起步阶段.但是随着生物学、微电子学等学科的飞速发展,生物传感器也必然会得到极大的发展.
由此可以预见未来生物传感器将具有以下特点:功能多样化、体积小型化、智能化与集成化、低成本、高灵敏度、高稳定性和高寿命.
参考文献：
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[2]李章,秦立平,李瑞显.生物传感器在环境监测中的应用进展[J].山西建筑,2010,36(18):169-170.
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