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21世紀的殺手應用:生物感測器

2011/02/07 | |

Original publish date:Dec 01, 2000

編輯 Vincent Liu 報導

目前將生物感測器應用的研究領域:藥物開發、Proteomics(蛋白質基組)和環境檢測等等。 生物感測器結合高度靈敏、特異性的生物系統和微電子電路系統可以量測到分子尺度的 訊號。

早期發展把酵素、細胞組成的細胞器、組織或甚至是微生物和變換器(transducer)整合起來 將生物反應轉換到數位電子訊號。主要所使用的變能器為電化學、光學或測溫度的方式。 下一代的生物感測器-親和性感測器-利用相同的量測原裡的範圍加上壓電和磁性變能器。 它能夠及時傳遞有關抗原-抗體、細胞受器(receptor)和配體(ligand)、DNA和RNA對於核酸 互補的序列等彼此之間的鍵結。對於這兩種形式的生物感測器有許多的應用:量測血液 中的葡萄糖、偵測在環境中的污染源和殺蟲劑、檢測在食物供給中以食物來傳遞的病原 體、偵察生物戰劑。未來希望出現可與微電子在尺度和容量上匹配的高密度陣列的生物 分子感測器。

葡萄糖感測在生物感測器過去的發展中扮演了一個成功商業化的例子。隨著細微加工技 術(microfabrication)的加入,我們可以將酵素電極置入皮膚以下。利用整合的微電子系統 可以即時偵測血液中的血糖值,並儲存在記憶體中。酵素電極不僅在偵測葡萄糖,也有 其它類似裝置量測在血液中乳酸鹽、肌酸酐(血液,肌肉,尤其是尿中所含生理代謝的產物) 或尿。

在接觸反應式的生物感測器中為現在商業化的產品-表面電漿共振器(SPR)-提供在研究和 製藥領域中強而有力的工具。偵測光漸逝波(optical evanescent waves),此由生物小分子的 結合造成與介面的折射係數的改變。

在未來的趨勢中,在設計新型生物感測器還要考慮需要有便宜且合適大量製造的生物辨 識分子,成為一個重要課題。除此之外,在大量平行處理微陣列的趨勢中,我們也需要 有一套有效率從大量資料擷取分析有用的資訊,來搭配使用。以成熟的微處理器的技術, 與微分析(microsnalytical)技術互補的生物感測器將會帶給人類日常生活有巨大的衝擊。

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