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象牙制根付（一种用于和服上的挂钩），ちかあき，日本，19世纪

什么是Biosensor？

Biosensor即BiologicalSensor生物传感器，是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。传统生物传感器由生物分子识别物质和一个换能器组成。生物分子和待检测物质相互反应作用，生物反应通过换能器转化为电信号，运用于各个领域。

Biosensor的构成

生物传感器主要由两个部分构成：

分子识别物质充当感应器：分子识别物质用于识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。它可以是

核酸

蛋白质类，包括酶和抗体

植物蛋白质或植物凝集素

组织切片、微生物、细胞器等复杂物质

换能器：用于检测并传递信号的电子设备

当分子识别物质与特定的待检测物质发生物理或化学反应（如抗体抗原的结合，酶与基质的结合等）时会产生信号，信号可能是电子的、光学的或者热学的，通过采用适当的换能器将这些信号转化为可量取的电信号（通常为电流或电压），从而达到不同的目的。

Biosensor的分类

按照生物传感器中分子识别元件可分为五类：

酶传感器

微生物传感器

细胞传感器

组织传感器

免疫传感器

Biosensor的工作原理

我们拿酶传感器为例。显而易见，酶传感器是由酶作为生物识别分子的生物传感器。当我们吃下汉堡、薯条等食物后，它们在我们的身体里会通过一系列的反应步骤变为小分子，这个过程叫做分解代谢，接下来这些小分子将合成蛋白质等人体的重要物质，这个过程叫做合成代谢。每一个分解代谢和合成代谢进程都由一种特定的酶催化发生（新陈代谢）。因此这一种特定的酶就能够识别这样一个目标分子或其反应进程。

又例如，在测量病人血糖浓度变化的过程中需要用到3中生物传感器：

氧传感器测量氧浓度

酸碱度传感器测量葡萄糖酸产生过程

过氧化氢传感器测量过氧化氢浓度

在这个过程中，氧传感器和过氧化氢传感器将转化为电流，酸碱度传感器转化为电压。

Biosensor的优势

采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去使用酶分析法试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点

专一性强，只对特定的底物起反应，不受颜色、浊度的影响

分析速度快，可以在一分钟得到结果

准确度高，一般相对误差可以达到1%

操作系统比较简单，容易实现自动分析

成本低，在连续使用时，美例测定仅需几分钱

有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生

Biosensor在医疗领域的应用

基础应用：用于测量乙酸、乳酸、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等多种氨基酸以及各种致癌和致变物质。

基础研究：实时检测生物大分子之间的相互作用。如可较为准确的测定抗体亲和力和识别抗原表位、测定病毒DNA片段序列。

生物医药：用于生化反应的监视，迅速获取多种数据，加强生物工程产品的质量管理。

临床应用：用多种生物传感器来检测体液中的各种化学成分，为医生的诊断提供依据。其中最成熟的应用是各种血糖测量的生物传感器。

Biosensor未来的的发展前景

生物传感器需要达到如下标准：

可批量生产并且成本低

在诊断处理工程中能够迅速获得结果

自动校准

操作简单、便于大众使用

在此基础之上，生物传感器将向智能化、集成化发展，与计算机紧密相连，共同处理数据，已达到更精准的结果。

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文/周俨璕责编/莫人英

动脉网互联网医疗英文热词解析总顾问：赵新远现任北京英泰科隆科技有限公司CEO，兼任HL7China技术指导委员会委员。

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