生物傳感器定義為'使用固定化的生物分子(immobilized biomolecules)結(jié)合換能器,用來(lái)偵測(cè)生體內(nèi)或生體外的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)或與之起特異性交互作用后產(chǎn)生響應(yīng)的一種裝置'。生物傳感器由兩個(gè)主要關(guān)鍵部份所構(gòu)成,一為來(lái)自于生物體分子、組織部份或個(gè)體細(xì)胞的分子辨認(rèn)組件,此一組件為生物傳感器信號(hào)接收或產(chǎn)生部份。另一為屬于硬件儀器組件部份,主要為物理信號(hào)轉(zhuǎn)換組件。因此,如何已生化方法分離、純化甚或設(shè)計(jì)合成特定的生物活性分子(biological active materials),結(jié)合精確而且響應(yīng)快速的物理?yè)Q能器(transducers)組合成生物傳感器反應(yīng)系統(tǒng),實(shí)為研究生物傳感器的主要目的。
生物傳感器可以如上述的那樣,依照其感受器中所采用的生命物質(zhì)而稱為組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鞯鹊龋部筛鶕?jù)所監(jiān)測(cè)的物理量、化學(xué)量或生物量而命名為熱傳感器、光傳感器、胰島素傳感器等,還可根據(jù)其用途統(tǒng)稱為免疫傳感器。藥物傳感器等等。生物傳感器中的信號(hào)轉(zhuǎn)換器,與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器并沒有本質(zhì)的區(qū)別。例如,可以利用電化學(xué)電極、場(chǎng)效應(yīng)管、熱每器件、壓電器件、光電器件等器件作為生物傳感器中的信號(hào)轉(zhuǎn)換器。依照信號(hào)轉(zhuǎn)換器的不同,也可將生物傳感器進(jìn)行分類,如壓電晶體生物傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器等。
生物傳感器的發(fā)展,自1962年Clark和Lyon兩人提出酵素電極的觀念以后,YSI公司于七零年代即積極投入商品化開發(fā)與生產(chǎn),啟開了第一代生物傳感器于1979年投入醫(yī)檢市場(chǎng),最早的商品為血糖測(cè)試用酵素電極。YSI公司的上市成功與八零年代電子信息業(yè)的蓬勃發(fā)展有很密切的關(guān)系,并且一舉帶動(dòng)了生物傳感器的研發(fā)熱潮。Medisense公司繼續(xù)以研發(fā)第一代酵素電極為主,于1988年由于成功的開發(fā)出調(diào)節(jié)(mediator)分子來(lái)加速響應(yīng)時(shí)間與增強(qiáng)測(cè)試靈敏度而聲名大噪,并以筆型(Pen 2)及信用卡型(companion 2)之便攜式小型生物傳感器產(chǎn)品,于1988年上市后立即襲卷70%以上的第一代產(chǎn)品市場(chǎng),成為生物傳感器業(yè)的盟主。第二代的生物傳感器定義為使用抗體或受體蛋白當(dāng)分子識(shí)別組件,換能器的選用則朝向更為多樣化,諸如場(chǎng)效半導(dǎo)體(FET),光纖(FOS),壓晶體管(PZ),表面聲波器(SAW)等。雖然第二代的生物傳感器,自八零年代中期即開始引起廣泛的研發(fā)興趣,但一般認(rèn)為尚未達(dá)醫(yī)檢應(yīng)用階段,預(yù)定相關(guān)技術(shù)須待世紀(jì)末前方能成熟。目前可稱的上第二代的生物傳感器產(chǎn)品為1991年上市的瑞典商Pharmacia所推出的BIAcore與BIAlite兩項(xiàng)產(chǎn)品。
Pharmacia公司于1985年成功地開發(fā)出表面薄膜共振技術(shù)(SPR, Surface Plasma Resonance),利用此一光學(xué)特性開發(fā)出可以于10-6g/ml到10-11g/ml之低濃度下,進(jìn)行生物分子間交互作用的實(shí)時(shí)偵測(cè)式生物感測(cè)儀器。第三代的生物傳感器定位在更具攜帶式,自動(dòng)化,與實(shí)時(shí)測(cè)定功能。










