仿生傳感器

仿生傳感器，是一種采用新的檢測原理的新型傳感器，它采用固定化的細胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成傳感器。這種傳感器是近年來(lái)生物醫學(xué)和電子學(xué)、工程學(xué)相互滲透而發(fā)展起來(lái)的一種新型的信息技術(shù)。這種傳感器的特點(diǎn)是性能好、壽命長(cháng)。在仿生傳感器中，比較常用的是生體模擬的傳感器。

各種仿生傳感器

仿生傳感器按照使用的介質(zhì)可以分為：酶傳感器、微生物傳感器、細胞傳感器、組織傳感器等。在圖中我們可以看到，仿生傳感器和生物學(xué)理論的方方面面都有密切的聯(lián)系，是生物學(xué)理論發(fā)展的直接成果。在生體模擬的傳感器中，尿素傳感器是最近開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種傳感器。下面就以尿素傳感器為例子介紹仿生傳感器的應用。

尿素傳感器，主要是由生體膜及其離子通道兩部分構成。生體膜能夠感受外部刺激影響，離子通道能夠接收生體膜的信息，并進(jìn)行放大和傳送。當膜內的感受部位受到外部刺激物質(zhì)的影響時(shí)，膜的透過(guò)性將產(chǎn)生變化，使大量的離子流入細胞內，形成信息的傳送。其中起重要作用的是生體膜的組成成分膜蛋白質(zhì)，它能產(chǎn)生保形網(wǎng)絡(luò )變化，使膜的透過(guò)性發(fā)生變化，進(jìn)行信息的傳送及放大。

生體膜的離子通道，由氨基酸的聚合體構成，可以用有機化學(xué)中容易合成的聚氨酸的聚合物（L－谷氨酸，PLG）為替代物質(zhì)，它比酶的化學(xué)穩定性好。PLG是水溶性的，它和聚合物可以合成嵌段共聚物，形成傳感器使用的感應膜。

生體膜的離子通道的原理基本上與生體膜一樣，在電極上將嵌段共聚膜固定后，如果加感應PLG保性網(wǎng)絡(luò )變化的物質(zhì)，就會(huì )使膜的透過(guò)性發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電流的變化，由電流的變化，便可以進(jìn)行對刺激性物質(zhì)的檢測。

尿素傳感器經(jīng)試驗證明是穩定性好的一種生體模擬傳感器，檢測下限為10的負3次方的數量級，還可以檢測刺激性物質(zhì)，但是暫時(shí)還不適合生體的計測。

目前，雖然已經(jīng)發(fā)展成功了許多仿生傳感器，但仿生傳感器的穩定性、再現性和可批量生產(chǎn)性明顯不足，所以仿生傳感技術(shù)尚處于幼年期，因此，以后除繼續開(kāi)發(fā)出新系列的仿生傳感器和完善現有的系列之外，生物活性膜的固定化技術(shù)和仿生傳感器的固態(tài)化值得進(jìn)一步研究。

在不久的將來(lái)，模擬生體功能的嗅覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)仿生傳感器將出現，有可能超過(guò)人類(lèi)五官的能力，完善目前機器人的視覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)和對目的物進(jìn)行操作的能力。我們能夠看到仿生傳感器應用的廣泛前景，但這些都需要生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們拭目以待這一天的到來(lái)。