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生物传感器的工作原理及在医学领域的应用

作者:时间:2018-08-17来源:网络收藏

在医学中有多种检验方法,一般的方法是在实验室检验,但是这种检验方法过程繁琐,花费时间较长,逐渐无法满足现代临床医学的需求,生物的出现大大改观了这种现象。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/387136.htm

1.原理和结构

中包含抗体、抗原、蛋白质、DNA 或者酶等生物活性材料,待测物质进入后,分子识别然后发生生物反应并产生信息,信息被化学换能器或者物理换能器转化为声、光、电等信号,仪器将信号输出,我们就能够得到待测物质的浓度。的主要组成部分是感受器和换能器,再将信号通过自动化仪表技术和微电子技术处理,就能构成各种仪器或者系统。

2.分类和特点

按照换能器种类分类,可以分为声波、半导体、热、阻抗等 ;按照分子识别元件种类分类,可以分为免疫、细胞和组织等。

传统医学检验大多是酶分析法,这种方法步骤繁琐,费用较高,而采用生物的方法,虽然试剂价格昂贵但是可以多次使用;生物有很强的转移性,即只对特定的底物发生反应,不论其浊度和颜色如何 ;再者分析速度较快,一般一分钟就能得到结果 ;误差能够控制在 1% 以内,准确度可以保证 ;相对于酶分析法操作更加简便,可以进行自动化分析 ;生物检验效率更高。上述都是生物传感 器的优点。

3.医学领域中的运用

生物有很多种,下面针对其中几种在医学领域中的运用展开分析。

3.1 微生物

微生物的感受器是含有微生物的膜,工作原理是微生物会消耗待测溶液中的溶解氧,放出热量或者光,达到定量检测待测物质的目的。相对于酶,微生物使用稳定并且成本更低,但是使用范围不及酶,数据显示,微生物能够检测的物质约为 60 种到 70 种。微生物会受到待测物质的毒害影响,这是影响准确度和寿命的主要因素,解决了这个问题,微生物市场化指日可待。

3.2 酶

这种的敏感元件是固定化酶,使用酶就不需要花费大量精力去提取酶。临床上测定尿素、葡萄糖、乳酸、天门冬酰胺等生化指标可以采用酶,例如现在的葡萄糖酶已经发展到了第四代,应用范围广泛,并且国际上乳酸酶技术已经相当成熟。临床上要检验患者肾功能就要进行肾功能诊断,然后针对性的实施人工透析,这种情况下就要使用尿素。酶研究时间和发展时间都较长,市场上的酶已经达到了超过 200 种。

3.3 基因

基因是近年来才出现的一种,但是技术先进,国内外也有很多专家学者针对基因进行研究,现在已经成为研究热点之一。基因的基础是杂交高特异性,一般基因上有 30 个左右的核苷酸单链核酸分子,通过和靶序列杂交测定目标核酸分子。现在研究和使用较多的基因是 DNA,主要用于结核杆菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的检测,从而达到诊断疾病的目的。



关键词: 传感器

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