类型的生物传感器和发展应用:葡萄糖对个性化的健康监测

以来起源于1960年代生物传感器领域,已发展到包含各种各样的传感器,从enzyme-based免疫传感器热生物传感器。而且,多样化的应用程序有蓬勃发展,在食品安全与生物传感器发现角色,医疗诊断,环境分析等等。

“生物传感器,经典的定义,结合生物或源自生物传感元素,利用精美的特异性和敏感性的生命系统与电子传感器和处理器,提供数据或直接驱动一个适当的回应,”状态教授安东尼•特纳生物传感器和生物电子学中心负责人林雪平大学。

名称字段的代名词,最著名的为推动家庭血糖监测技术的发展,特纳教授多次重要贡献生物传感器的发展。他告诉我们关于生物传感器的发展和可能的研究方向。

葡萄糖生物传感器带路

“最强大的例子(生物传感器)到目前为止,已经人工胰腺或“仿生”的演变,”他告诉我们。因为酶电极使用的首次推出1987年糖尿病患者在家里、葡萄糖生物传感器已经看到巨大的成功,在2005年成为可穿戴设备,最近形成了世界上第一个闭环胰岛素输送系统。市场调查表明血糖监控将最大的份额在2022年的生物传感器市场的即时应用程序。

“虽然葡萄糖生物传感器迄今为止最引人注目的成功,他们远离唯一的例子和生物传感器已经广泛的商业化用于医药、过程监控、食品质量控制、环境监测、国防和执法,”特纳教授补充道。

这种多功能性有望增长,随着新领域的出现“生物传感器现在承认有一个潜在的关键作用,如机器人手术,组织工程和生物制剂的生产。”

尽管潜在的新生物传感的出现,可能会有一些障碍。当考虑可穿戴传感器所面临的一些挑战,特纳教授解释说,“可以说,当前时间的主要瓶颈是可靠的传感器直接测量关键生化参数。最新设备巧妙地利用物理传感器容易获得和使用这些来推断相关辅助信息。化学传感器和生物传感器提出更大的挑战在样本采集,但是直接的分子信息,他们可以提供个性化管理更高层次算法至关重要的健康。”

同样重要的是需要降低成本,大小和试剂传感系统的要求,易于使用的即时系统来满足日益增长的需要。合并微流控技术和生物传感器是一个有前途的选择,实现这些目标,提供增加的可移植性和灵敏度等优点。

结合3 d印刷微流体

特纳最近参与了教授一次性3 d打印的微流控芯片的发展三磷酸腺苷(ATP)的连续流监测生物发光。只需几美元,芯片可以测量非常低水平的ATP浓度,具有良好的稳定性和重现性。“SiPM的结合3 d打印的微流控芯片导致紧凑,敏感的和低成本的生物荧光检测系统广泛的应用于化学和生物分析和临床诊断,”他告诉我们。

以及检测范围与规模更大、更为昂贵的商业系统和几乎相同的灵敏度在ATP浓度的范围分析,芯片提供了几个优势。“系统提供定量输出信号,不需要post-elaboration图像。它大大简化了对传统信号分析系统,提供作为输出一个数字是一个基于软件的图像分析的结果。”

”系统的能力来执行连续流动监测生物荧光反应了,打开可能制造紧凑、敏感和潜在的低成本的生物荧光检测系统广泛的应用于化学和生物分析和临床诊断。生物荧光的最常见的用途之一是为微生物检测和这个乐器提供高灵敏度加上极低的成本,”他补充道。

一个光明的未来

尽管之前的疑虑,生物传感器领域似乎看到持续增长和成功。“几年前,一个可能被原谅考虑该地区作为一个成熟的领域创新前景递减,“特纳教授指出。“然而,最近收敛思维在不断升级的成本提供医疗、移动健康提供的机会和更多的个性化医疗的需求重燃热情小说跨学科解决方案基于生物传感器”。

他接着说,“现在显然在集中的需求,面临的挑战是利用研究报告磨练的成千上万的产品,可以满足这些需求。”

“未来生物传感器在临床诊断的重要性,健康管理和在生命科学的研究是明确我们需要工程师、医生和企业家共同实施有效的方式。”