生物传感器

生物传感器（Biosensor）是一种分析装置，能够将不可见的、微弱的生物化学反应转化为可测量的物理或化学信号，来检测复杂样品中的生物分子。一个典型的生物传感器通常由生物敏感元件（Bioreceptor / 识别元件）、信号转换器（Transducer / 换能器）和信号处理系统（Signal Processing System）这三个主要部分组成。生物敏感元件相当于传感器的探测元件，负责与目标分析物发生高度特异性的结合或催化反应。常见的生物敏感元件材料包括酶、抗体、核酸（DNA/RNA）、适配体（Aptamer）、细胞甚至微生物。其中，凭借酶的催化专一性，酶传感器的技术最成熟、应用最广。信号转换器则是将生物敏感元件与靶标结合时产生的理化变，转化为可定量测量的电信号、光信号或声信号。信号处理系统的作用是对微弱的信号进行放大、降噪、数字化处理，最终在显示器上输出可读取的结果。

由于光信号具有灵敏度高、抗外部干扰能力强、稳定性好、噪声低等优点，光学生物传感器在生物系统检测方面表现出良好的性能。主流的光学生物传感器包括基于表面等离子体共振（SPR）的生物传感器、基于光波导的生物传感器、基于光学谐振器的生物传感器、基于光子晶体的生物传感器和基于光纤的生物传感器。大多数光学生物传感器利用倏逝场来检测分析物和环境介质。在倏逝场中，固定在波导表面的生物受体识别分析物，从而影响波导的导光特性，特别是有效模式折射率的变化。这种变化与分析物的浓度和生物分子的构象相关，并且可以通过波导的光学特性（例如相位、振幅和共振动量）进行评估。与传统的标记传感器相比，光学生物传感器无需复杂的预处理，且可能对目标分子的性质产生影响，因此具有诸多优势。

生物传感器具有高精度定量和低检测限的优点，同时避免了传统检测方法的高昂成本和耗时问题。因此，生物传感器在环境监测、疾病生物标志物检测、食品加工控制、药物研发等诸多领域有着广泛的应用。在新药研发的应用中，大量基于表面等离子体共振（SPR）技术的光学生物传感器被使用来测试候选药物分子与靶点蛋白的结合强度和结合/解离速度（动力学），从而筛选出最有效的药物。生物传感器还可以作为监测食品溯源、质量、安全性和营养价值的平台。技术进步使得生物传感器体积更小、精度更高、便携性更强、可靠性更高，且对分析物的灵敏度也更高。由于石墨烯、碳纳米管、量子点等纳米材料的引入，纳米生物传感器 (Nanobiosensors)将极大提升了传感器的表面积和导电/发光性能，使单分子检测成为可能。艾普东生物提供具有各种性能优势的生物传感器，产品涵盖高精度的电化学、光学及纳米生物传感器等核心元器件。