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用于检测唾液生物标记的生物传感器

时间:2021-08-03 点击次数:
        近年来,用于唾液生物标志物的智能传感器和智能检测装置的研究进展。分析了目前唾液生物标志物智能检测面临的瓶颈和挑战,并着重先容了该技术在唾液生物标志物检测中的应用,以及一些高度集成化的生物标志物。并对智能唾液生物传感器的未来发展进行了展望。唾液生物标志物智能检测系统的生物传感器和智能装置的设计。


        用于检测唾液生物标记的生物传感器的智能设计

        (1)以印刷技术为基础的唾液生物标志物检测传感器随着现代技术和印刷设备的发展,印刷技术已广泛应用于生物传感领域。该工艺简单,成本低,可大量生产平面电极或柔性电极。

生物传感器的小型化和便携是通过在硬或柔软基上印刷聚合物、导体或半导体、纸、布等传感材料来打印的。以丝网印刷、喷墨印刷为基础的平面传感器和柔性传感器,也为随后的智能元件集成提供了更大的空间。

        基于微流控芯片的唾液生物传感器微流控技术是一种利用数十微米至几百微米的微管对微流体进行处理或操纵的技术,它可将生物、化学、医学分析中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元整合为一个微型芯片,自动完成整个分析过程。微流体芯片因其体积小、样品、试剂用量少、处理效率高、使用方便、一次性使用等特点,在唾液生物标记物检测方面展现了巨大的潜力。而纸基微流控器件由于其制备工艺简单、操作简便而受到广泛关注。基于有机薄膜晶体管的唾液生物传感器有机薄膜晶体管由三个电极(源极、栅极和漏极和有机半导体材料组成。通过调节栅压,可控制有机半导体中的电荷载流子密度,从而调制源极与漏极之间的电流。生物识别元件和被分析物之间的反应信号会显著地放大,并且把它们转化成电信号。因为有机薄膜晶体管具有较好的柔性、低消耗、低成本、制作简单等优点,在复杂的生理基质,包括唾液中的生物标记物有很好的应用前景。

        (4)唾液生物传感器纸以其良好的渗透性、亲水性、反应性、生物相容性和弹性等特点,在传感器领域得到了广泛的应用。纸基比色传感器的原理是:纸条上的比色剂与目标分析物反应,造成纸条颜色变化。分析色度通过比色分析来确定分析物的浓度。纸基感应器具有便携、成本低、一次性等优点,满足了日常护理监控的需要。此外,纸张基色敏元件还可以与智能手机的摄像头组合,实现方便快捷的唾液检测。

        (5)其他的自行设计的唾液生物传感器,除了上述几种唾液生物传感器之外,还有一些自己设计和通过不同技术制造的生物传感器。在智能传感元件设计上,使其更小、更灵活,并可装入多种传感器系统。这种智能设计使得传感器具有微型化、可穿戴、多路探测等诸多特点。

        唾液生物标志物智能检测装置:

        (1)护齿套集成在护齿套上的智能传感器件护齿套传感器由电化学敏感电极与护齿套粘接而成,此生物装置最突出的特点是可穿戴性和能实现口腔环境中唾液生物标志物的实时监测,从而反映佩戴者的实时身体状况。尽管已有学者直接结合使用电极和护齿套来进行唾液检测,但这些工作仍需通过导线连接到体积较大的分析设备,从而限制了护齿传感器的实际应用。为此,本文总结并比较了几种可单独使用的便携可穿戴生物装置,包括护齿套传感器。它不仅体积小、重量轻,还具有无线数据传输、微处理器等功能。可穿戴生物装置是一种新型的唾液传感器检测技术。

        (2)基于智能手机的传感器件,智能手机的普及已经彻底改变了大家的日常生活。同时,它对生物传感器的发展也有着重要的影响。智能机强大的计算功能可用于数据分析;其高像素摄像头可作为检测设备识别信号输出;智能手机的小型USB接口、蓝牙、Wi-Fi或近场通讯功能使其可用作数据传输的端口。本文对智能手机唾液生物传感器进行了详细的先容。它作为高度集成的传感器部件,代表了当今较为先进的唾液检测传感器件。近年来用于唾液生物标记检测的智能生物传感器和生物器件。传感器主要包括印刷技术、微流体芯片、有机薄膜晶体管和比色纸,以及自行设计的柔性或平面生物传感器。另外,还着重先容了集成护齿和智能手机的生物器件。这种智能设计的生物传感器和智能器件的显著特点是其携带方便、灵活、多功能、易操作等特点,能够实时、快速地检测到生物标记物在唾液中的含量。这种智能设计的生物传感器和智能设备在临床护理点检测中显示出巨大的潜力,同时,它们作为一种新兴的健康监测手段,也为慢性病自我管理提供了很好的解决方案。通过智能手机及无线传输元件与唾液生物传感器的结合,用户也可将检测数据上传至网络,从而实现医生对远程医疗状况的快速评估。在此基础上,提出了一种智能生物传感器及检测唾液中新冠肺炎病毒的装置,为新冠肺炎的快速诊断提供了新的方法。


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        主要产品有多个品种的称重、测力、压力、扭矩传感器等千余款产品。称重范围小到几克,大到1000多吨;有适用于各种恶劣环境的高、中、低温传感器和高防护等级传感器。这些产品广泛应用于航空航天、汽车制造、纺织、电子、油田、化工、机械加工、能源、环保、医疗、交通、建材等领域自动化工程的检测和过程控制。
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