一、生物傳感器的發展歷程

20世紀的60年代，Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜和氧電極組裝在一起，首先制成了第一種生物傳感器，即葡萄糖酶電極。到80年代生物傳感器研究領域已基本形成。其標志性事件是：1985年《生物傳感器》國際刊物在英國創刊；1987年生物傳感器經典著作在牛津出版社出版；1990年，首屆世界生物傳感器學術大會在新加坡召開。

生物傳感器是一個非常活躍的研究和工程技術領域，它與生物信息學、生物芯片、生物控制論、仿生學、生物計算機等學科一起，處在生命科學和信息科學的交叉區域。它們的共同特征是:探索和揭示出生命系統中信息的產生、存儲、傳輸、加工、轉換和控制等基本規律，探討應用于人類經濟活動的基本方法。

生物傳感器技術的研究重點是：廣泛地應用各種生物活性材料與傳感器結合，研究和開發具有識別功能的換能器，并成為制造新型的分析儀器和分析方法的原創技術，研究和開發它們的應用。生物傳感器中應用的生物活性材料對象范圍包括生物大分子、細胞、細胞器、組織、器官等,以及人工合成的分子印跡聚合物(MIP)。

二、生物傳感器的基本原理

傳感器中包含抗體、抗原、蛋白質、DNA或者酶等生物活性材料，待測物質進入傳感器后，分子識別然后發生生物反應并產生信息，信息被化學換能器或者物理換能器轉化為聲、光、電等信號，儀器將信號輸出，我們就能夠得到待測物質的濃度。傳感器的主要組成部分是感受器和換能器，再將信號通過自動化儀表技術和微電子技術處理，就能構成各種儀器或者系統。

三、生物傳感器的種類

生物傳感器的分類：

(1)按照其感受器中所采用的生命物質分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等。

(2)按照傳感器器件檢測的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。

(3)按照生物敏感物質相互作用的類型分類,可分為親和型和代謝型兩種。

四、生物傳感器的特點

(1)傳統醫學檢驗大多是酶分析法，這種方法步驟繁瑣，費用較高，而采用生物傳感器的方法，采用固定化生物活性物質作催化劑，價值昂貴的試劑可以重復多次使用，克服了過去酶法分析試劑費用高和化學分析繁瑣復雜的缺點。

(2)專一性強，只對特定的底物起反應，而且不受顏色、濁度的影響。

(3)分析速度快，可以在一分鐘得到結果。

(4)準確度高，一般相對誤差可以達到1%。

(5)操作系統比較簡單，容易實現自動分析。

(6)成本低,在連續使用時，每例測定僅需要幾分錢人民幣。

(7)有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養系統內的供氧狀況和副產物的產生。

五、生物傳感器在醫學領域中的運用

生物傳感器有很多種，下面針對其中幾種傳感器在醫學領域中的運用展開分析。

(1)微生物傳感器

微生物傳感器的感受器是含有微生物的膜，工作原理是微生物會消耗待測溶液中的溶解氧，放出熱量或者光，達到定量檢測待測物質的目的。相對于酶傳感器，微生物傳感器使用穩定并且成本更低，但是使用范圍不及酶傳感器，數據顯示，微生物傳感器能夠檢測的物質約為60種到70種。微生物會受到待測物質的毒害影響，這是影響傳感器準確度和壽命的主要因素，解決了這個問題，微生物傳感器市場化指日可待。

(2)酶傳感器

這種傳感器的敏感元件是固定化酶，使用酶傳感器就不需要花費大量精力去提取酶。臨床上測定尿素、葡萄糖、乳酸、天門冬酰胺等生化指標可以采用酶傳感器，例如現在的葡萄糖酶傳感器已經發展到了第四代，應用范圍廣泛，并且國際上乳酸酶傳感器技術已經相當成熟。臨床上要檢驗患者腎功能就要進行腎功能診斷，然后針對性的實施人工透析，這種情況下就要使用尿素傳感器。酶傳感器研究時間和發展時間都較長，市場上的酶傳感器已經達到了超過200種。

(3)基因傳感器

基因傳感器是近年來才出現的一種傳感器，但是技術先進，國內外也有很多專家學者針對基因傳感器進行研究，現在已經成為研究熱點之一。基因傳感器的基礎是雜交高特異性，一般基因傳感器上有30個左右的核苷酸單鏈核酸分子，通過和靶序列雜交測定目標核酸分子。現在研究和使用較多的基因傳感器是DNA傳感器，主要用于結核桿菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的檢測，從而達到診斷疾病的目的。