生物傳感器通常是指由一種生物敏感部件和轉(zhuǎn)換器緊密結(jié)合,對(duì)特定種類化學(xué)物質(zhì)或生物活性物質(zhì)具有選擇性和可逆響應(yīng)的分析裝置,它是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)與監(jiān)控方法,也是對(duì)物質(zhì)在分子水平上進(jìn)行快速和微量分析的方法。

生物傳感器具有選擇性強(qiáng)、靈敏度高、分析速度快、成本低、無(wú)污染、不受批量限制等特點(diǎn)。微型化、集成化和智能化的生物傳感器會(huì)降低對(duì)檢驗(yàn)工作環(huán)境和技術(shù)的要求,其被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床檢驗(yàn)、臨床用藥篩選、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品衛(wèi)生安全、軍用毒劑檢測(cè)等方面。

1生物傳感器基本原理

生物傳感器一般由兩部分組成:

①生物分子識(shí)別元件,它是具有分子識(shí)別能力的生物活性物質(zhì)或某些具有模仿生物分子識(shí)別功能的化學(xué)分子;

②信號(hào)轉(zhuǎn)換器,主要有電化學(xué)電極、光學(xué)檢測(cè)元件、熱敏電阻、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電石英晶體、液晶及表面等離子共振器件等。當(dāng)待測(cè)物與分子識(shí)別元件特異性結(jié)合后,所產(chǎn)生的復(fù)合物通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暂敵龅碾娦盘?hào)、光信號(hào)、聲信號(hào)等，從而達(dá)到分析檢測(cè)的目的。生物傳感器的選擇性主要取決于生物敏感材料,而靈敏度的高低則與信號(hào)換能器的類型、生物材料的固定化技術(shù)有很大關(guān)系。目前,生物固定化技術(shù)有吸附法、包埋法、共價(jià)鍵固定法、交聯(lián)法4種方法。

2生物傳感器的種類

①根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的產(chǎn)生方式可以將生物傳感器分為生物親和型生物傳感器、代謝型生物傳感器和催化型生物傳感器;

②根據(jù)其生物分子識(shí)別元件上的敏感物質(zhì)可分為酶生物傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、免疫傳感器、基因傳感器等;

③根據(jù)其信號(hào)轉(zhuǎn)換器可分為電化學(xué)生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、熱生物傳感器、光生物傳感器、聲生物傳感器、壓電晶體生物傳感器等。

3生物傳感器在獸醫(yī)臨床診斷學(xué)中的應(yīng)用及前景展望

目前，國(guó)內(nèi)獸醫(yī)臨床中使用生物傳感器進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控的報(bào)道還不多,可以從以下幾個(gè)方面考慮,將生物傳感器這一先進(jìn)技術(shù)全面應(yīng)用到臨床獸醫(yī)學(xué)中：

①細(xì)菌性疾病的檢測(cè),可采用先進(jìn)技術(shù)研制微生物傳感器檢測(cè)牛的結(jié)核病、布氏桿菌病、細(xì)菌性乳房炎等疾病。

②病毒性疾病的檢測(cè),如雞馬立克氏病、豬瘟、口蹄疫、豬水泡性口炎、狂犬病、禽流感等。

③營(yíng)養(yǎng)代謝病研究,如奶牛患脂肪肝時(shí)可能存在的一些特異表達(dá)蛋白,可以通過(guò)基因芯片技術(shù)研制基因生物傳感器來(lái)診斷;研制針對(duì)奶牛血鈣、血鎂等的生物傳感器,用來(lái)診斷或監(jiān)控奶牛的生產(chǎn)癱瘓、低鈣血癥、低鎂血癥等。

④中毒性疾病,如重金屬中毒、真菌毒素中毒、海洋毒素中毒、奶牛瘤胃酸中毒等,可采用免疫學(xué)方法研制高效靈敏的生物傳感器進(jìn)行快速診斷。

⑤其它,如通過(guò)檢測(cè)奶牛乳汁中孕酮的含量來(lái)進(jìn)行早期妊娠診斷、發(fā)情鑒定或繁殖障礙診斷等。

期待在不久的將來(lái),能夠涌現(xiàn)出大量商品化的生物傳感器用于臨床獸醫(yī)學(xué)中。