生物传感技术开发应用现状和发展前景

生物传感器是一种由生物元件和物理元件构成的分析仪器，生物元件所提供的特异性反应及其信号由物理元件即传感器转变成光信号或电信号，用作生物元件的材料有：抗原、抗体、酶、核酸、受体、细胞和细胞器。它01能够与被测物起特异性反应、物理元件包括：光导纤维、测声仪器、压电晶体、及应用于电化学的各种电极。已有一些文章分析生物传感器的前景。一些优秀的技术专家估计到1997年其销售额将超过10亿美元。最近的一份报告则认为1．5～2亿美元，这一预测更为合理。Chemcor，研制DNA在微芯片上应用的基因传感器的公司，其销售额估计在200…     

关于生物神经系统物理机理的若干猜想

正作为一名不懂生物的科技工作者,一直试图从物理的角度探讨生物神经系统物理机理,如生物神经信息载体的物理场及频率、生物神经信号是如何产生和传输等.提出主要猜想如下:猜想之一:生物神经信号的物理场应为太赫兹(THz)到红外的高频电磁场,最可能频率范围应在THz到百THz.可以把0.5～100 THz的电磁波称为太赫兹电磁波,把有关研究可称为太赫兹生物学.猜想之二:生物神经中电磁信号的产生、传输和     

纳米生物传感器

生物传感器(biosensor)是利用生物特异性识别过程来实现检测的传感器件.生物敏感元件包括生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸等,而生物传感器是利用这些从微观到宏观多个层次相关物质的特异性识别能力的器件总称.     

Y形碳纳米管内的水分子信号倍增器

分子尺度的信号变换和放大对很多物理和生物过程非常重要,如分子开关、纳米门、生物传感器和各种神经过程.然而,人们在分子水平对这些信号处理过程知之甚少,其中部分原因是由于     

细胞传感器的研究进展

细胞传感器（cell-hased sensor)是生物传感器研究中的一个热点，它利用活细胞作为探测单元，可以测量被分析物的功能性信息，细胞传感器敏感性高，选择性好，响应迅速，在生物医学，环境监测和药物开发中有广泛的应用，近年来，细胞培养技术，硅微机械加工技术及基因技术的发展，进一步推动了细胞传感器的研究，为阐明近年来国际上细胞传感器的最新研究成果和进展，综合评述了各类细胞传感器的研究方法，应用领域和面临的挑战，最后，提出了细胞传感器的发展方向。     

生物芯片:电子计算机的终极

生物芯片的研究不仅指芯片本身,也涉及生物分子电子学的其他方面,包括生物传感器,生物电池,机器人视觉,神经接口和人工智能等。生物芯片计算机的概念来自分子生物学的饶有兴趣的两个方面:即生物多聚体能够自主装配,和象DNA那样的分子能够贮存,复制以及传递信息。幻想家们预言,在生物计算机中,将利用生物材料和生物过程,制造和装配分子型的电子元件。最终,计算机将建立在沿原子链传播半导体孤子波的基础上。但是,这种芯片何在?这个问题无疑将会在产业界和学术殿堂中徘徊至少10多年(如果不是20年的话)。因为不仅生产这种生物芯片的技术不存在,就连大部分的理论也尚未问世。对于生物芯片的需求,主要来自于人们预见到现代硅芯片的局限性。以当前发展速度看,硅芯片所能贮存的信息量10年内将达到它的理论极限值.Bell研究室刚公布了兆位芯片,元件间隔大约是在1微米。通过新的印刷技术和其他方面的改进,可以使包装密度加倍,间隔小到0.2微米.除了这点之外,非常重要的发热问题出现了。如此紧密的包装引起的对话(泄漏)会损害信息。在生物芯片中,由于元件是分子大小的,包装密度可成数量级地增加。由于信号传播方式是孤电子,将不会有损耗.生物芯片几乎不产生热。     

结合光遗传神经调控技术的仿生嗅觉传感系统的研究进展

嗅觉系统是一个极其巧妙的化学感受器,嗅感觉神经元对外界的气味刺激产生响应,然后将此信号传递到嗅球进行信号的整合和处理,最终传递到嗅皮层,嗅皮层作为嗅感觉系统的最高级皮层识别出气味信息,这种响应和传递过程具有高度的灵敏性、特异性和快速性.光遗传学是近年来国际上一个新的发展方向,通过光控制神经细胞可诱发细胞按照某一特定频率发放.仿生嗅觉传感器是一种新型化学传感仿生技术,它以嗅觉受体、细胞、组织等生物材料为敏感元件,结合二级变换器实现对气味物质的特异性和高灵敏的检测,从而达到类似生物体嗅觉的检测性能,将其与光遗传技术结合,可以更深入研究仿生嗅觉系统传递的机制.本文概述了近年来国际上光遗传技术在嗅觉机制研究中的研究进展,并结合光遗传在仿生嗅觉传感技术的研究和我们的研究工作,展望了未来该领域可能的发展前景.     

传感器技术发展动向

传感器以硅材料为主体,采用各种新材料,制成了各种各样类型,广泛应用于民生机器、产业机器、工业测试设备上,其研究与发展十分活跃.传感器技术利用集成电路技术、薄膜技术、精细加工技术,实现微细化、高集成化、多功能化和高可靠性,取取了惊人的发展. 传感器的感测对象从温度到微生物,范围很广,种类繁多.传感器因用途不同而使用不同的材料、不同的生产技术.这里仅就物理传感器、化学传感器、生物(离子)传感器的发展动向作一简单介绍. 物理传感器——采用精细加工技术制成了微型膜盒式压力传感器、集成电路化微型探头.这种压力传感器将硅进行底部切割腐蚀蚀刻,形成空洞,再用氮化硅将空洞封闭而成,适宜在超小型情况下使用.而微型探头是将进行腐蚀蚀刻,作成探针,     

从信息文明到生态文明：社会进步的信息增殖进化论

１生物进化、信息增殖进化与社会进步自工业文明以来，由于人们往往用物理观来看世界，因而一般用人类对物质的拥有量和对能量的驾驭程度来衡量社会的进步程度。每当我们从达尔文的生物进化论的视角对自然社会经济系统进行综合性透视时，却往往被引入误区。迅猛而来的信息...     

"大科学"计划之一--全球生物多样性信息设施

建设全球生物多样性信息设施的目的是在全世界公布和分享全球生物多样性信息，将生物多样性信息搬上因特网，以便使任何人都能方便地取得数据。由28个国家政府和组织计划共同发起和合作建设全球生物多样性信息设施，由美国国家科学基金会负责管理一系列从病菌、植物到动物的全球生物信息数据库。     

论信息是从物理过程到神经过程又到心理过程的转化物

信息这一概念,已越来越被人们采用。但信息的本质是什么?如何从生理、心理学观点看待信息问题?著名心理学家胡寄南老先生为本刊撰写的《论信息是从物理过程到神经过程又到心理过程的转化物》一文,介绍了国际上关于这些问题的一些见解,颇值一读。     

固定化酶的又一新方法——电化学法

生物传感器是新近发展起来的一种有效分析检测工具。它是通过将生物物质固定,再跟适当的可将生化信号转化成定量电信号的换能器件结合而组成的。由于所选择的为酶、抗原、抗体、组织切片等一类生物物质具有很强的专一性和抗干扰性,所以可很方便地用来对一些特定的物质进行定量检测。目前,已广泛应用于环境检测、发酵生产流程中的监测、有机物分析、生物研究等领域,尤其是在临床医学研究和诊断方面更具有特殊的重要性。生物传感器领域发展迅速,迄今其品种已有几百种,但根据生物物质的种类可划分成酶传感器、微生     

糖复合物的生物信息作用

糖类化合物作为能量物质的研究由来已久,但近年来,人们对它的生物信息作用更感兴趣。细胞表面以糖脂或糖蛋白形式存在的糖复合物,是细胞间通信的重要信号分子。糖链的糖基组成和排列顺序,分枝形式以及糖链的长短,均构成了化学信号,传递着生物信息。这种信息与机体的免疫功能调节、细胞分化和恶变、胚胎发育、血液系统等多方面功能密切相关。     

颗粒介质中探测地震前兆和前兆应力-应变传播模型

使用埋设于土层沙坑中的应变传感器, 探测到地震前兆信息, 确定其对应特定地震. 通过模拟实验与实际探测进行对比, 表明所探测的信息是地层中的应变. 依据颗粒物质的特 性和运动规律, 分析了用此方法探测前兆应变信息敏感的原因, 并提出了地震前兆应力-应变传播模型. 地壳岩石层由板块、断层和其间的断层泥构成, 在地震前兆应力-应变传播准静 态力学问题中, 地壳岩石层应作为大尺度的颗粒体系处理. 孕育地震的作用力使附近岩石层 块产生滞滑(stick-slip)移动, 并渐次推动其他岩石层块滞滑位移, 层块位移的切变作用导致土层挤压形变. 沙坑中沙子的离散态特性使传感器对形变信号有良好响应, 从而可探测这种地震前兆信息. 通过对地层中应力-应变传播物理机制的分析, 也解释了在岩石中难以测量 到地震前兆应变信息的原因. 所提出的原理和方法为浅源地震前兆信息探测提供了新途径.     

LiCl/SiO_2多孔薄膜的湿敏特性

湿敏材料的开发与研究是传感器研究的重要领域.从材料的角度而言,湿敏材料主要包括电解质型、高分子型和陶瓷型3大类.氯化锂湿敏材料是典型的电解质型,早在70年代初期就已经实用化.其制作方法是将氯化锂溶液与聚乙烯醇溶液按一定比例混合,再利用混合溶液制备出湿敏薄膜.调节氯化锂与聚乙烯醇的比例,制出不同性质的膜,它们分别在不同的湿度范围内敏感.所以,要获得全湿范围内的敏感元件,必须将上述不同性质的膜以单元的形式组合.因此,使得传感器的成本很高,只限于在军事方面使用,民用化比较困难.众所周知,多孔二氧化硅具有很好的物理、化学稳定性,而且还可通过改变制备条件控制其显微结构.采用溶胶-凝胶技术可获得所需结构特性的多孔二氧化硅材料.本文偿试将氯化锂与多孔二氧化硅复合,获得了在全湿范围内具有敏感特性的湿敏薄膜材料.元件的响应、恢复特性很好,采用提拉法制备薄膜,方法简单,效果良好.     

生物驻极体、生物驻极态及其相关问题

生物驻极体的研究经历了从仅把它作为物理实体来研究到对它在分子、电子水平上进行研究并走向应用的发展过程。     

聚集诱导发光探针分子在荧光传感中的应用

荧光传感作为化学传感领域中的一项重大技术,具有灵敏度高、选择性好和响应快等优点,但是传统有机发光分子在高浓度或者聚集状态下,容易发生荧光强度的降低或是完全消失,这在一定程度上不利于其在应用中发挥最佳效果.聚集诱导发光(AIE)概念的提出为解决聚集导致发光猝灭(ACQ)的难题提供了方案,实现了发光分子在聚集态下的高荧光量子产率.具有AIE特性的发光分子被用作荧光传感器不仅具有高亮度的荧光信号,而且不必担心由于分子聚集导致的荧光信号的降低或猝灭.同时,由于某些分子聚集程度的增强导致的荧光颜色和强度的变化,可以被用来实现对靶标物的定性和定量分析.本文简述了近几年来AIE分子在荧光传感方面的应用,如离子检测、气体、有机小分子、爆炸物、蛋白质及酶等化学/生物传感器,同时对基于AIE分子的荧光传感器在设计和应用前景做了展望.     

超低功耗尖峰视锥感受器及其颜色感知应用

<正>传统机器视觉依赖于CMOS/CCD图像传感器获取视觉信息,并依赖于冯·诺依曼架构的计算机处理这些信息.这种信息获取模式是由人工创建的同步计时和控制信号进行驱动和控制的,这些人工创建的信号与视觉信息的来源及其动态没有任何关联性,因而包含大量的低特征密度的信息.而生物系统中视觉的形成是由视网膜上的光感受器接收光强和颜色信息,并将其转化为尖峰电位传入视神经且送至大脑的视觉皮层进行感知处理^[1].     

微机电器

微机电器是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，它涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集中了当今科学技术的许多尖端成果。这一领域的特点是集微型机械、微型传感器、接口、通讯和电源等技术于一体的微型电器。微机电器的发展概况微机电器约有刀年的发展历史，但真正取得进展是近10多年的事，且随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来。1％2年第一个硅微型大压力传感器问世，其后开发出尺寸为如一5阳微米的齿轮、齿轮泵等微型机械。美国在微机电器领域研制开发较…     

液体中的激光超声脉冲

强度调制的光束或脉冲光束投射到媒质中（可以是固态、液态、气态或等离子体等各种物态的媒质)，媒质吸收光能而激发出声波的效应酶为光声效应．早在1880年贝尔[M)首先在固体中观察到光声效应．但在此后很长的一段时间里，光声效应的研究进展缓慢．这主要是因为当时缺乏强光源和检测弱信号的手段，以致光声效应的实际应用价值未能充分显示．随着强光源的相继问世，例如各种激光器和强氙灯光源，以及弱信号检测技术的不断发展，从20世纪70年代以后，光声效应的研究取得迅速进展．由于光可以在各种媒质中激发声波，而利用检测到的声波反过来可获得有关媒质的光学、热学、力学以及媒质内部结构等特性的信息，光声效应已广泛应用于物理、化学、生物、医学以及海洋、环境和材料科学等多个领域．本将介绍脉冲激光在液体中激发超声脉冲方面的研究现状，特别着重于液体中脉冲激光激发超声脉冲的机制及其应用前景．