生物技术进展 ›› 2019, Vol. 9 ›› Issue (6): 0-.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2019.0102

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许文涛   

  1. 中国农业大学食品科学与营养工程学院
  • 出版日期:2019-11-25 发布日期:2020-01-19

  • Online:2019-11-25 Published:2020-01-19

摘要:

20世纪60年代ClarkLyon提出生物传感器的设想开始,生物传感器的发展距今已有几十年的历史了。生物传感器与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科共同处在生命科学和信息科学的交叉领域,又因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂体系中能连续监测的特点,在近几十年获得了蓬勃而迅速的发展。凭借高度自动化、微型化与集成化,使生物传感器在各个领域都有应用的需求,尤其在生物医学研究、食品质量安全、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物标志物的检测等众多领域有着广阔的应用前景。

随着信息技术的发展,生物传感器已不再局限于生物反应的电化学过程,而是根据生物学反应中产生的各种信息(如光效应、热效应、场效应和质量变化等)来设计各种精密探测装置,形成了光纤、压电晶体、表面离子体共振、半导体、纳米等器件与酶、抗原、抗体、核酸、细胞、天然受体或合成受体等生物元件组成的各种生物传感器类型。随着材料科学的快速发展,应用于生物传感器的材料尺寸越来越小,纳米技术引入生物传感器领域后,加速了与生物学、医学、信息学等学科相关的各类新型生物传感器的发展,这给当前生物传感器的研究提供了前所未有的发展机遇。近年来,随着生物技术的极大发展,人们对“功能核酸”也有了更加深刻的认识,它是一类可替代传统蛋白酶及抗体、具有独立结构、执行特定生物功能的核酸分子的统称,包括适配体、切割核酶、错配核酶、三链核酸、人工核酸、四链核酸、发光核酸、探针、引物、核酸纳米材料、核酸金属复合物等,且由于本身是核酸,易于编辑、裁减和修饰。通过对不同功能核酸的裁减、融合、修饰或将具有丰富功能的核酸与新兴纳米材料相结合,催生出具有更多复合传感功能的“功能核酸生物传感器”,极大的丰富了生物传感器的种类,推动了生物传感器学科的发展。与传统方法相比,它具有快速、灵敏、操作简单、特异性强、适合于即时监测(POCT)等特点,在基因诊断、食品安全、环境监控、药物研究等领域显示出极强的应用性。

    基于此,本刊特向生物传感器领域的专家学者邀稿,集结成本期“生物传感器”专刊,专刊针对纳米材料的生物活性、CRISPR-Cas基因编辑系统、界面化学与电化学组装联用、功能核酸新型自组装、功能核酸DNA水凝胶的制备与组装、气体压强、新型发光适配体及等温扩增技术在传感中的应用做了系列专题文章,对近期新型“生物传感器”相关研究做了亮点梳理和抛砖引玉式的展示,以期促进生物传感器行业及产业的发展。