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新型传感器原理与应用”课程学习报告
免疫传感器原理及应用
专业：控制工程 姓名：王俊俊 学号：6151913031
摘要：简述了免疫传感器的基本知识及原理，综述了其在食品致病菌、毒素、农残和兽残检测中的应用。另外，就免疫传感器作了几点思考：免疫传感器的现状和缺陷，发展趋势和应用前景。
关键词：免疫传感器；检测；应用和缺陷
The princip and application of immunosensor
Major:control engineering Name:Wang junjun Number:6151913031
Abstract:This paper simply narrated the basic knowledge and the princip about immunosenor,summarized its application in bacterium detection,rudimental pesticide detection and animal medicine detection.In addition,the author made some considerations of immunosensor:actuality and defect,developing trend and implication foreground.
Key words:immunosensor;detection;developing trend and implication foreground

1.绪论
生物传感器技术是在化学传感器的基础上发展起来的，是现代生物科技与微电子学、化学等多个学科交叉结合的产物。与传统的化学传感器和离线分析(质谱和HPLC等)相比，生物传感器不仅制作简便、操作简单、分析速度快、精度高、仪器价格低廉、用样少，而且能实现在线分析和活体分析。所以说生物传感器是发展生物技术必不可少的一种先进的检测与监控方法。生物传感器横跨化学、生物、信息等多个领域，综合了材料技术、纳米技术、生物科技、微电子技术等多种术，广泛应用于医学、分析、环境等多个领域，更是当今学科发展的前沿，已经受到世界各国的广泛关注。由于其设备简单、价格相对低廉、选择性好、灵敏度高、检测快并且实现在活性体检测等，在生物工程、临床诊断、环境监测、食品和发酵工业等方面表现出相当广泛的应用前景。
生物化学传感器是一种能够连续和可逆地感受化学量和生物量的一种装置,它既可以进行分子识别,还可以被视为信息采集和处理链中的一个逻辑元件。它主要是由接受器(reeeptor)、换能器(tarnsdueer)和电子线路(eleetronieeontorleireuit)三部分组成。酶、抗原、抗体、激素或生物体本身(细胞、细胞器、组织)通常被视为敏感元件,固定于载体膜上,构成传感器的敏感膜,即接受器。常用的信号转换器有电化学电极、离子敏场效应晶体管、热敏电阻、石英晶体微天平、光纤等。当待测物质经过具有分子识别的接受器时,传感器听感受的化学量由信号转换器将其转化成为与分析物浓度有关的电信号或光信号输出,通过电子系统进行处理和显示。生物化学传感器的质量主要取决于接受器的选择性、换能器的灵敏度以及它们的响应时间、可逆性、寿命和电子系统的可靠性。
免疫传感器是生物化学传感器中一大分枝。80年代以来,随着生物学技术的迅速发展,为免疫传感器的发展提供了有力的帮助。由于抗原和抗体的特异性反应,免疫传感器较其它生物和化学传感器有更高的专一性和选择性。电化学免疫传感器是免疫传感器中研究最早,种类最多,也较为成熟的一个分枝,它祸联各种电分析技术,如溶出伏安法、脉冲伏安法、脉冲差分法等,大大提高了它的灵敏度,在短短几十年里,相继开辟了种类繁多的研究和应用领域,目前正朝着更加灵敏、特效、微型和适用的方向发展。
近年来，光学免疫传感器也慢慢的发展起来，开辟了多种的研究及应用领域，使得免疫传感器的应用更加广泛。

2.生物传感器概述及原理
2.1 生物传感器的概述
生物传感器是指用生物功能物质作识别器件所制成的传感器。是利用各种生物或生物物质做成的，用以检测与识别生物体内的化学成分传感器。生物或生物物质是指酶、微生物和抗体等,它们的高分子具有特殊的性能,能精确地识别特定的原子和分子。例如，酶是蛋白质形成的，并作为生物体的催化剂，在生物体内仅能对特定的反应进行催化，这就是酶的特殊性能。对免疫反应，抗体仅能识别抗原，并具有与它形成复合体的特殊性能。
生物生物传感器研究起源于20世纪的60年代,1967年Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜和氧电极组装在一起,首先制成了第一种生物传感器,即葡萄糖酶电极。
到80年代生物传感器研究领域已基本形成。其标志性事件是：1985年，生物传感器国际刊物在英国创刊；1987年生物传感器经典著作在牛津出版社出版；1990年,首届世界生物传感器学术大会在新加坡召开,并且确定以后每隔二年召开一次。传感器就是利用这种特殊性能来检测特定的化学物质（主要是生物物质）的。
生物传感器是以固定化的生物材料作为敏感元件，与适当的转换元件结合所构成的一类传感器，是用生物成分作为感受器的传感器。如图2-1。
酶具有识别特定分子的能力

1962年，
L.C.Clark

酶与电极结合起来测定酶的底物

1967年，Updike
和Hicks

葡萄糖电极
图2-1 葡萄糖酶电极
2.2 生物传感器的发展状况
生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域,它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起,处在生命科学和信息科学的交叉区域。它们的共同特征是:探索和揭示出生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律,探讨应用于人类经济活动的基本方法。生物传感器技术的研究重点是:广泛地应用各种生物活性材料与传感器结合,研究和开发具有识别功能的换能器,并成为制造新型的分析仪器和分析方法的原创技术,研究和开发它们的应用。生物传感器中应用的生物活性材料对象范围包括生物大分子、细胞、细胞器、组织、器官等,以及人工合成的分子印迹聚合物(molecularlyim priniedpolymer,MIP)。由于研究DNA分子或蛋白质分子的识别技术已形成生物芯片(DNA芯片、蛋白质芯片)独立学科领域。
2.3生物传感器的分类
根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器（enzymesensor），微生物传感器（microbialsensor），细胞传感器（organallsensor），组织传感器（tis-suesensor）和免疫传感器（immunolsensor）。显而易见，所应用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。
2.4 生物传感器的工作原理
生物传感器是分子生物学与微生物学、电化学、光学等相结合的产物，它是在基础传感器上耦合一个生物敏感膜而形成的一种新型器件。生物敏感物质附着于膜上或包含于膜之中。
生物传感器的基本原理可用图2-2来说明，溶液中被测定的物质，经扩散作用进入生物敏感膜层，经分子识别，发生生物学反应（物理、化学变化），产生物理、化学现象或产生新的化学物质，使相应的变化器将其转换成可定量和可传输、处理的电信号，便可知道被测物质的浓度。通过不同的感受器与换能器的组合，可以开发出多种生物传感器。

图2-2 生物传感器的基本原理

3.免疫传感器的发展及分类
3.1 免疫传感器的概述
生物传感器发展很快，已逐渐应用于食品、工业、环境检测和临床医学等领域。免疫传感器作为一种新兴的生物传感器中，以其鉴定物质的高度特异性、敏感性和稳定性受到青睐 ，它的问世使传统的免疫分析发生了很大的变化。它将传统的免疫测试和生物传感技术融为一体，集两者的诸多优点于一身，不仅减少了分析时间、提高了灵敏度和测试精度，也使得测定过程变得简单，易于实现自动化，有着广阔的应用前景。随着生物工程技术的发展，已经研制出能对各种微生物、细胞表面抗原或各种蛋白质抗原分泌单克隆抗体的融合细胞 ，由这些细胞产生的单克隆抗体，已广泛进入生物学及其他领域。随着杂交瘤(hybrido2ma)技术的发展，使得各种化合物都可能产生相应的抗体。这将会使免疫测试有更加广泛的应用前景。
3.2 免疫传感器的工作原理
一旦有病原体或者其他异种蛋白(即抗原)侵入某种动物体内或人体，体内可产生能识别这些异物并把它们从体内排除的物质（称为抗体），抗原和抗体结合形成复合物（即发生免疫反应），从而将抗原清除。
免疫传感器的基本原理是免疫反应。其特异性很高，即是具有极高的选择性和灵敏度。免疫传感器就是利用固定化抗原(或抗体)膜与相应得抗体(或抗原)的特异反应，此反应的结果使生物敏感膜的电位发生变化。
图3-1为免疫传感器的结构原理图。在图中，2、3两室间有固定化抗原膜，1、3两室间没有固定化抗原膜。在1、2室内注入0.9%生理盐水，当在3室内倒入食盐水时，1、2室内电极间无电位差。若在3室内注入含有抗体的食盐水时，由于抗体与固定化抗原膜上的抗原结合，使膜表面吸附了特异的抗体，而抗体是有电荷的蛋白质，从而使固定化抗原膜带电状态发生变化，于是1、2室内的电极间就有电位差产生。该电位差信号放大后，
便可以检测达微量的抗体。
免疫传感器又可以分为电化学免疫传感器、光学免疫传感器及一些新型的免疫传感器。
图3-1 免疫传感器结构原理图
4.电化学免疫传感器
4.1 电化学免疫的概述
电化学免疫传感器是免疫传感器中研究最早，种类最多，也比较成熟的一个分支，它结合各种电分析技术，比如溶出伏安法，脉冲差分法和脉冲伏安法等，使得灵敏度得到大大的提高，目前正朝着更加灵敏、特效、微型和实用的方向发展。电化学免疫传感器将免疫分析与电化学传感器技术相结合而构建的一类新型生物传感器，应用于衡量免疫原性物质的分析研究。在疾病诊断、食品卫生、环境监测等领域具有重要的应用价值。
同时，根据检测信号我们可以将其分为：电位型免疫传感器、电容型免疫传感器、电导型免疫传感器、电流型免疫传感器。
4.2 电位型免疫传感器
电位型传感器兴起于20世纪70年代，它结合了酶免疫分析的高灵敏度和离子选择电极、气敏电极等的高选择，可直接或间接检测各种抗原、抗体，具有可实时监测，响应时间较快等特点。由于抗原或抗体在敏感膜上的结合或继后的反应会引起电极电位或膜电位发生改变，而且这种电位变化与待测物浓度之间存在对数关系，电位型免疫传感器就是通过测量这个电位的变化从而进行免疫分析的。1975年Janata首次提出用电位测量式换能器检测免疫化学反应。他利用聚氯乙烯膜将抗体固定在金电极上，相应的抗原与抗体特异结合以后，抗体膜中的离子迁移率将发生变化。这个电势变化值与待测物的浓度存在一定关系。虽然电位型免疫传感器能进行定量测量，但是由于非特异性吸附和背景干扰等问题的存在，使得这种方法并未得到世纪应用。
4.3 电容型免疫传感器
电容型生物免疫传感器是近年来出现的新型传感器，由于其具有灵敏度，结构简单，易于集成，无需标记物就可以直接检测等优点，从而在许多方面得以应用。Mirsky等研究了在自组装单层上固定蛋白质几种方法。他们用N-羟基琥珀酰亚胺自组装单层分子的羟基，在固定蛋白质后，传感器表面仍能稳定保持高阶电性能。基于此方法制作的夹层电容免疫传感器对人血清白蛋白检测限制达15×10^(-8)mol/L。电容型生物传感器也可以用来检测重金属离子。Botidean等用碳二酰亚胺欧联，聚乙二醇二环氧醚包埋和戊二醛偶联三种方法将蛋白质固定于金电极上用于检测金属离子Hg2+，Cu2+,Zn2+。。在DNA检测方面，Berney等p1研制的基于Si/Si02的CBS可以直接检测出100 pmol的DNA，聚合酶链反应(PCR)扩增后正好是峭量级，因此可用于PCR产物直接检测。
电化学电容型免疫传感器是一种高灵敏非标记型免疫传感技术。当金属电极与电解质溶液接触，在电极/溶液的界面存在双电层，它可以用类似于电容器的物理方程来描述：
C=A ε0 ε/dε
其中C为界面电容，ε0为真空介电常数，ε 为电极/溶液界面物质介电常数，A是电极与溶液的接触面积，d 是界面层厚道。电极/溶液的界面电容能灵敏反应界面物理化学性质的变化，当极性低的物质吸附到电极表面上时，d就会增大，ε 就会减少，从而使界面电容降低。众所周知，蛋白质分子是一类分子量大，极性小的生物大分子，当它吸附到电极表面时，会显著地降低电极/溶液界面电容。电容型免疫传感器就是基于将抗体固定在电极表面，当抗原抗体在电极表面复合时，界面电容相应地降低，据此检测抗原的量。
4.4 电导型免疫传感器
电导型免疫传感器是一种利用免疫反应引起溶液或薄膜的电导发生变化来进行分析的生物传感器。电导率测量法可大量用于化学系统中，因为许多化学反应都会产生或消耗多种离子，从而引起溶液的总电导率的改变。通常是将一种酶固定在某种贵金属电极(金、银、铜、镍、铬等)，在电场作用下测量待测物溶液电导率的变化。Yagiuda用电导法测定了尿中的吗啡，解决了原来吗啡测量设备昂贵、费时、麻烦的问题。1992年Sandbeg描述了一种以聚合物为基础的导电率测量式免疫传感器，与常规的酶联免疫吸附试验(ELESA)在原理上一致。前者不是通过颜色来显示，而是将结果转换成电信号(即导电率)。
由于待测样品的离子强度与缓冲液电容的变化都会对这类传感器造成影响，并且溶液的电阻是由全部离子迁移决定的，使得它们还存在非特异性问题，因此电导率测量式免疫传感器发展比较缓慢。
4.5 电流型免疫传感器
电流型免疫传感器代表了生物传感中高度发达的领域，已有部分产品已商品化。它们测量的是恒定电压下通过电化学室的电流，待测物通过氧化还原反应在传感电极上产生的电流与电极表面的待测物浓度成正比。此类系统有高度的敏感性，以及与浓度线性相关性等优点（比电位测量式系统中的对数相关性更易换算），很适于免疫化学传感。
2000年，Medyantseva等将含有胆碱脂酶的硝化纤维膜固定在银电极表面中，利用戊二醛和正己烷将致病真菌抗体连接在纤维膜上从而制得用于检测致病真菌抗原的电流型免疫传感器。该传感器可稳定存放至少35天，最低检测量为1×10-15 mg/ml-1 ，免疫测定所需要的时间少于20分钟。
2005年，Ying Zhuo等用研制出利用纳米金和辣根过氧物酶修饰金表面的电流型免疫传感器，用于乙肝表面抗原的检测。他们首次利用辣根过氧化物酶代替小牛血清（BSA），封闭纳米金颗粒层上可能存在的活性位点，阻止非特异性结合，同时可以放大抗原抗体反应信号。通过检测可知，其线性范围为2.56ng/ml-563.2ng/ml,最低检测量为0.85ng/ml。通过比较可以看出，该传感器比用BSA封闭的传感器灵敏度高，线性范围更宽。
2007年，赵广英等利用静电吸附和自组装技术将Nation、硫堇、纳米金和anti—VP修饰到电极表面形成敏感膜，制得副溶血性弧菌无试剂电流型免疫传感器。2009年，周觅等研制出一种检测血清髓过氧化物酶的新型电流型免疫传感器。
近几年，广泛应用的主要是LB膜法、双层类脂膜法、自组装单层分子膜法。其中，纳米金颗粒应用于生物体系引起了人们的普遍重视，利用纳米金颗粒修饰电极表面的研究，也多见报道。从电流型免疫传感器研究开发的情况来看，目前仍在寻找更合适的固定方法和固定材料，探求更灵敏稳定的标记系统和电活性物质，追求更完美的信号检出系统。
综上所述，电化学免疫传感器作为一种新的检测装置，因其小巧、方便、灵敏度高等优点，在问世之初就受到广泛的重视，并且得到了广泛的开发，许多前沿技术与这一新的检测装置相结合，大大推动了电化学免疫传感器的发展和应用，但是，目前研制的电化学免疫传感器的工作电极一般都是单电极，与当今流行的生物芯片相比，其微型化和阵列化程度还不够高，随着微细加工技术的不断发展，一方面提高电极的品质因数和灵敏度，同时也提高电极微阵列的密度和通量。电极阵列化，多通道实时检测是未来电化学免疫传感器的发展方向。
总之，随着电化学免疫传感器技术的不断成熟和完善，该传感器将会成为医学实验诊断、环境检测、食品卫生检验、军事监控、工业生产等领域广泛使用的新型检测手段。

5.光学免疫传感器
5.1 光学免疫传感器概述
使用光敏元件作为信息转换器，利用光学原理工作的光学免疫传感器，是免疫传感器家族的一个重要成员。光敏器件有光纤、波导材料、光栅等。生物识别分子被固化在传感器，通过与光学器件的光的相互作用，产生变化的光学信号，通过检测变化的光学信号来检测免疫反应。下面将介绍把免疫测定和光学测量有机结合起来的几种有代表性的传感器的构造。其主要有：夹层光纤传感器、位移光纤传感器、表面等离子共振传感器、光栅生物传感器。
5.2 夹层光纤传感器
如图5-1所示，将末端涂有试剂（如抗原）的光纤浸入溶液中来检测溶夜里是否存在与试剂互补的物质（抗体） 。若溶液中的确存在抗体，就会和抗原结合。将结合了抗体的光纤浸入含有被荧光标记的抗原溶液里，带有荧光指示剂的抗原会和抗体结合。在光纤的另一端加上光源 ,将返回一个荧光信号。待测试抗体浓度越高，就有更多的荧光标记抗原与其结合，返回的荧光信号越强。

图5-1 夹层光纤传感器
5.3 位移光纤传感器
如图5-2所示，光纤末端涂有试剂(如抗原)，带有荧光标记的试剂(抗体)被密封在有透析能力的薄膜里。抗体与透析膜内被标记的抗体互补 ,因此抗原和抗体有结合的倾向。将这套装置浸入样本溶液中，若溶液里也含有与抗原互补的抗体 ,该抗体就有与带有荧光标记的抗体竞争、与光纤末端抗原结合的倾向。此时在光纤的另一端加上光源，将返回一个荧光信号。样本溶液里待测抗体的浓度越高 ，返回的荧光信号就会越弱。所以 ，待测抗体的浓度和返回的荧光信号强度成反比。

图5-2 位移光纤传感器
5.4 表面等离子共振（SPR）传感器
如图5-3所示，该传感器包括一个镀有薄金属镀层的的棱镜，其中金属层成为棱镜和绝缘体之间的界面。一束横向的磁化单向偏振光入射到棱镜的一个面上，被金属层反射，到达棱镜的另一面。反射光束的强度可以测量出来，用来计算入射光束的入射角θ的大小。反射光的强度在某一个特殊的入射角度 Φsp 突然下降 ，就在这个角度，入射光的能量与由金属 -绝缘体交接面激励产生的表面等离子共振(或“SPR”)相匹配。将一层薄膜(如生物膜)沉淀在金属层上，绝缘物质的折射系数会发生改变。折射系数依赖于绝缘物质和沉淀膜的厚度和密度的大小。测试陷波角的值，沉淀膜的厚度和密度就可以推导出来。

图5-3 表面等离子共振（SPR）传感器

5.4 光栅生物传感器
如图5-4所示，一束入射激光束进入平面波导的一端。平面波导包括一层非常薄的高折射率膜(如生物膜)以及玻璃载体。薄膜表面上放置一光栅，该光栅使激光以一定的出射角射出平面波导，出射角的大小与激光导向模式的有效折射率有关。在光栅上涂一层试剂，将盛有样本溶液的容器置于光栅上，如果样本中的物质与试剂层发生反应，有效折射系数就会改变 ,从而改变出射角。出射光束角度的变化与试剂和待测物质反应生成的薄膜厚度有关。如果样本溶液内含有与该抗原互补的抗体，它们就会结合，槽内膜的厚度就会增加。利用光谱仪测试膜的厚度是否增加 ，可以检测待测物质是否存在。

图5-4 光栅生物传感器

6.免疫传感器的应用
免疫传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂的体系中进行在线连续监测，特别是它的高度自动化、微型化与集成化的特点，使其在近几十年获得蓬勃而迅速的发展。
在国民经济的各个部门如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有广泛的应用前景。特别是分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米技术等新学科、新技术结合，正改变着传统医学、环境科学动植物学的面貌。免疫传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点，形成21世纪新兴的高技术产业的重要组成部分，具有重要的战略意义。
(1)食品工业：免疫传感器在食品分析中的应用包括食品成分、食品添加剂、有害毒物及食品鲜度等的测定分析。
(2)环境监测： 环境污染问题日益严重，人们迫切希望拥有一种能对污染物进行连续、快速、在线监测的仪器，免疫传感器满足了人们的要求。已有相当部分的免疫传感器应用于环境监测中。
(3)医学:医学领域的免疫传感器发挥着越来越大的作用。免疫传感技术不仅为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法，而且因为其专一、灵敏、响应快等特点，在军事医学方面，也具有广的应用前景。
6.1 检测食品中的毒素和细菌
食品在产前、运输、加工和销售等环节都有可能被污染，而且毒性大，很多有致畸、致癌的作用。为了防止毒素超标的食品和饲料进入食物链 ，加强对其的检测非常重要。伏马菌素(Fumonisins)是一种真菌毒素，和人畜的多种疾病有关。其中 Fumonisins B1 ( FB1 )是天然污染。
玉米样品、饲料的主要伏马菌素组分。Wayne 等人用等离子体共振免疫传感器来检测玉米抽提物中的FB1浓度。抗体FB1的多克隆抗体被吸附到一结合在表面等离子体共振免疫传感器装置中的玻璃的棱镜的金膜上，二极管发射的光束通过棱镜聚焦到金膜表面以激发 SPR。当加入样品 ,反射光灵敏地改变，改变的角度与 FB1 的浓度成比例。检测下限为 50 ng/ ml .葡萄球菌肠毒素(SEB)是人类经常发生食物中毒的主要原因 ,是食品污染的病原体。缓冲液、人血清、火腿中的 SEB 可以通过一轻便的光纤免疫传感器来测定。亲和纯化的兔抗 SEB(一抗)捕获抗体共价结合到光纤上以结合SEB。然后用结合上 Cy5 标记的亲和纯化羊抗 SEB (二抗)检测抗体。从而在光纤表面形成荧光复合物。检测荧光强度可以知道 SEB 的浓度。其在火腿抽提物中的检测灵敏度为5ng/ ml，奶油制品中 SEB 也可以由免疫传感器来检测。其检测下限为5ng/ g.还可以用光纤免疫传感器检测黄曲霉毒素、肉毒毒素、金黄色葡萄球菌等。

6.2 检测DNA光纤
免疫传感器可以用来进行DNA分子的识别、测序。其原理是将有反应性的一单股核苷酸固定在某种支持物(传感器)上作为探针，可以在复杂环境下特异地识别出某一靶子底物，并通过换能装置转换成可以检测到的光电信号。检测的方法有荧光型和表面等离子体共振(SPR)型传感器。荧光检测法是在DNA探针中或待测靶基因中标上荧光标记物，也可在DNA杂交后加入荧光标记物。通过测定荧光标记嵌入DNA双螺旋间所导致的荧光信号的变化，检测DNA，Krull 等以共价固定在石英表面的DNA探针与溶液中其靶基因杂交45min后，与荧光嵌入染料溴乙啶( EB)反应 ，根据荧光强度与溶中互补 DNA 的量的正比关系进行分析，可检测出86 μg/L 的 DNA. Bier 等以花青二聚体 YOYO 及Picogreen作为与 DNA 双链紧密亲和的荧光嵌入剂，由于与DNA杂交体间的双嵌入作用，使得完全配对、单碱基错配及两个以上不匹配所产生的荧光信号有明显不同，从而能够明显区分不同DNA序列。
6.3 检测残留的农药
随着生活水平的提高，对粮食、肉制品残留农药限量的要求也越来越高。传统的薄层层析法和气相色相谱已过时。EL ISE方法虽然简单但费时。免疫传感器灵敏度高、检测时间短，,正好显示了它的优点。磺胺作为兽医用药可进入动物食品 ,对人体健康不利。Ase等人用表面等离子体共振免疫传感器快速测定了脱脂牛奶和生牛奶中的硫胺二甲嘧啶残留物。检测精度低于 1μg/ ml .多氯化联苯(Polychlorinated Biphenyls PCBs)是一种杀虫剂 ，在水、食物、牛奶中可检测到，过量会导致脑纤免疫传感器对其测定，检测下限为 10 mg/ L.光纤免疫传感器还用在了对 Imazethapyr和硫磷[的检测中，且灵敏度极高，分别达到 1 nmol/ L、0.3μg/ L。
6.4 在疾病检测中的应用
糖尿病是影响人类身体健康的常见内分泌代谢病,发病率为0.609%,肾脏并发症是导致糖尿病病人死亡的重要原因。检测尿中白蛋白的含量是早期诊断糖尿病肾病的重要指标。目前临床中使用的双缩脲比色法和磺基水杨酸沉淀灵敏度低、准确性差，已经过时。赵晓君等人已研制出表面等离子体共振（SPR）白蛋白免疫传感器。以A蛋白吸附于传感器的金属表面作为基底，测定了白蛋白抗体在A蛋白表面的分子自组装程序和速率。通过检测共振波长来检测白蛋白的浓度。白蛋白抗原的检测下限为0.2mg/ml.
肝炎是危害人类健康的疾病。鄂茂怀等[17]利用表面等离子体光学免疫传感器进行检测甲肝表面抗体的研究。利用SPR传感器实时测量出血清培育后的回旋体抗体和夹层抗体之间的键结合，从而检测甲肝。
目前我们和第四军医大学联合研制的直接感应光纤免疫传感器,能够直接对乙型肝炎表面抗原进行检测，实验中使用的特异性物质是纯化羊抗人IgG,预计能检测到100 ng/ml～25μg/ml的乙肝表面抗原的浓度。
6.5 毒品和滥用药物的检测
在吸毒人员的戒毒治疗和以后的监测中对毒品的检测很重要，以及对麻醉和精神药物的检测，大都通过对生物体液如血液、尿液、甚至头发中的代谢物进行检测。由于药物含量及样本量常常很少，所以要求检测仪器有很高的灵敏度、精度和可靠性。光学免疫传感器正符合这样的要求。常用的有酶免疫光学测试和荧光免疫光学测试。利用荧光免疫分析的商品试剂盒已经广泛用于吗啡和可卡因的检测。此外，光学免疫传感器还用在了其他的一些领域，如在法医学中鉴定微量血痕种属使用了荧光免疫分析法，可以测量二十万倍稀释的血痕样本在环境监测方面光学免疫传感器也用的越来越多。

7.免疫传感器的优势和前景
由于抗原与抗体的结合具有很高的特异性，从而减少了非特异性干扰。光学免疫传感器更具有灵敏度高、测试精度高的特点，并适合在电子干扰或磁场干扰的环境里进行实时监测。光纤免疫传感器体积小、重量轻、可作成一次性探针的形式，适合体内检测以及野外现场测量，是免疫传感器的重要发展方向。目前的光学免疫传感器已经能够实时检测抗原抗体的反应，进行定量测量，即在抗原抗体反应的同时将反应连续记录下来，以便进行动态分析。光学免疫传感器的出现和发展正在促使免疫检测手段朝电器化、自动化、简便化和快速化方向发展。总之，集生物学、物理学、化学与医学为一体的光学免疫传感技术，有巨大的发展潜力，它不但能推动传统免疫传感技术的发展，而且将影响临床、食品卫生和环境监测等诸多领域里的实用性研究。
随着生物科学、信息科学和材料科学发展成果的推动，生物传感器技术飞速发展。但是，目前，生物传感器的广泛应用仍面临着一些困难，今后一段时间里，生物传感器的研究工作将主要围绕选择活性强、选择性高的生物传感元件；提高信号检测器的使用寿命提高信号转换器的使用寿命；生物响应的稳定性和生物传感器的微型化、便携式等问题。可以预见，未来的生物传感器将具有以下特点。
1.功能多样化
未来的生物传感器将进一步涉及医疗保健、疾病诊断、食品检测、环境监测、发酵工业的各个领域。生物传感器研究中的重要内容之一就是研究能代替生物视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉等感觉器官的生物传感器，这就是仿生传感器，也称为以生物系统为模型的生物传感器。
2.微型化、智能化、集成化
随着微加工技术和纳米技术的进步，生物传感器将不断的微型化，各种便携式生物传感器的出现使人们在家中进行疾病诊断，在市场上直接检测食品成为可能。
3.低成本高灵敏度高稳定性高寿命
生物传感器技术的不断进步，必然要求不断降低产品成本，提高灵敏度、稳定性和寿命。这些特性的改善也会加速生物传感器市场化，商品化的进程。在不久的将来，生物传感器会给人们的生活带来巨大的变化，它具有广阔的应用前景，必将在市场上大放异彩。

参考文献
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