生物傳感器通常是指由一種生物敏感部件和轉換器緊密結合,對特定種類化學物質或生物活性物質具有選擇性和可逆響應的分析裝置,它是發展生物技術必不可少的一種先進的檢測與監控方法,也是對物質在分子水平上進行快速和微量分析的方法。

生物傳感器具有選擇性強、靈敏度高、分析速度快、成本低、無污染、不受批量限制等特點。微型化、集成化和智能化的生物傳感器會降低對檢驗工作環境和技術的要求,其被廣泛應用于醫學臨床檢驗、臨床用藥篩選、環境監測、食品衛生安全、軍用毒劑檢測等方面。

1生物傳感器基本原理

生物傳感器一般由兩部分組成:

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

②信號轉換器,主要有電化學電極、光學檢測元件、熱敏電阻、場效應管、壓電石英晶體、液晶及表面等離子共振器件等。當待測物與分子識別元件特異性結合后,所產生的復合物通過信號轉換器轉變為可以輸出的電信號、光信號、聲信號等，從而達到分析檢測的目的。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換能器的類型、生物材料的固定化技術有很大關系。目前,生物固定化技術有吸附法、包埋法、共價鍵固定法、交聯法4種方法。

2生物傳感器的種類

①根據傳感器輸出信號的產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根據其生物分子識別元件上的敏感物質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根據其信號轉換器可分為電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、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生物傳感器在獸醫臨床診斷學中的應用及前景展望

目前，國內獸醫臨床中使用生物傳感器進行檢測和監控的報道還不多,可以從以下幾個方面考慮,將生物傳感器這一先進技術全面應用到臨床獸醫學中：

①細菌性疾病的檢測,可采用先進技術研制微生物傳感器檢測牛的結核病、布氏桿菌病、細菌性乳房炎等疾病。

②病毒性疾病的檢測,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營養代謝病研究,如奶牛患脂肪肝時可能存在的一些特異表達蛋白,可以通過基因芯片技術研制基因生物傳感器來診斷;研制針對奶牛血鈣、血鎂等的生物傳感器,用來診斷或監控奶牛的生產癱瘓、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,可采用免疫學方法研制高效靈敏的生物傳感器進行快速診斷。

⑤其它,如通過檢測奶牛乳汁中孕酮的含量來進行早期妊娠診斷、發情鑒定或繁殖障礙診斷等。

期待在不久的將來,能夠涌現出大量商品化的生物傳感器用于臨床獸醫學中。