生物传感器:疾病诊断和工业生物技术的新纪元

Ramaraju K^*

Ramaraju K化学工程系,拉吉夫·甘地知识技术大学APIIIT Nuzvid,印度安得拉邦

*通讯作者:: Ramaraju K
化学工程学系
拉吉夫·甘地大学知识的技术
APIIIT Nuzvid,印度安得拉邦
电子邮件:ramaraju.rgukt@gmail.com

收到日期:05/08/2016;接受日期:23/08/2016;发表日期:29/08/2016

文摘

生物传感器的概念及其应用引起了全球研究的广泛关注。他们已经成功地使用在许多方面的改善生活质量。他们的应用程序已经蔓延在每个字段从简单的葡萄糖测试核测试。在这个研究领域的一些生物传感器的应用疾病诊断和工业生物技术了。这些生物传感器的未来还提到最后考虑到最近的趋势和文献出版网络上可用。

关键字

生物传感器、医学诊断、工业生物技术、免疫系统,肺结核。

介绍

生物传感器

为主,一个传感器可以被定义为一个设备能够检测或物理性质的措施。它也可能记录或指示,否则会作出何种反应。麦克风的声音,温度计比重计热电偶和高温计温度,密度,气压计的压力,为化学呼吸分析仪,风速仪风速是一些受欢迎的传感器来例证。传感器使用生物成分检测分析物检测各种化合物有特异性和灵敏度将会称为一个生物传感器1- - - - - -3]。他们贡献的进步许多领域包括生物技术、疾病诊断和医疗保健提高生活质量(4),工业应用(5),环境和食品工业。他们被用作关键元素在法医学6]。它们被普遍用于1)工业过程监测和控制,特别是食品和饮料;2)医学诊断、代谢物、激素;3)军事战场监测有毒气体,神经毒气和人;4)国内回家表示条件的监控7]。

生物传感器是一个新兴的工具相结合的原则生物学和电子产品。换句话说,这是结合传感器技术的优点8)和生命科学。开发生物传感器的成功可能取决于有效的装配,设备和体系结构。它还要求的理解对生物学、化学、材料科学、电子和物理6]。

生物传感器组成的生物分子(分析物)组件的痕迹,一个传感器和一个电子处理器(9]。生物组件和分析物之间的反应会导致物理化学变化,然后通过传感器转换为电信号。生物组件可能是任何组织,微生物、细胞器、细胞受体、化工、抗体、核酸等。生物衍生材料或仿生部分相关联(关系或感知)分析物在研究[9]。他们的能力是通过一些生化反应区分标志和环境。而传感器将生物化学信号转换为电信号,然后由电子处理器处理。传统方法适合分析但是他们缺乏敏感性和特异性(10]。生物传感器克服这些限制(11),甚至可以提供可靠的数据和更多的特异性和敏感性较低。

生物传感器的应用

疾病诊断

癌症诊断

癌症是全球医疗死亡的令人担忧的原因。早期诊断是至关重要的成功治疗和更好的机会(12,13]。肿瘤的发展是与基因和蛋白质的变化通常是由于突变和这些变化可以作为诊断的生物标志物。癌症生物标记可能是一个杰出的最重要的工具,在早期癌症检测。生物传感器已经发展的最终目标,加强不同的分析和治疗癌症。寡核苷酸适配子、ssDNA dsDNA,抗体和特定抗原(p53抗原)可以利用bio-component在这些生物传感器。基于适体生物传感器结合金纳米粒子。检测的原理是基于吸收变化。满足纳米颗粒在肿瘤细胞在特定的适配子被绑定到其靶细胞;哪种颜色和吸收将会改变为示例进而使我们能够发现癌症。

这个过程也可以用于non-little细胞的发现肺部疾病(NSCLC)。在另一项研究中,Kwon等人加入了寡核苷酸适配子与指导聚合物管在生物传感器的识别专家负责血管生成在疾病命名为血管表皮生长因子(VEGF),而且发现了管与小尺寸期间展示了高水平的敏感性检测(14,15]。

阿尔茨海默病

生物传感器有另外扩散进入neurogenerative问题的识别(16,17]。

糖尿病

糖尿病是由于异常引起的血糖水平(18]。测量电流的酶电极,基于葡萄糖氧化酶(气态氧),用于开发易于使用的血糖测试。它可以用于监测血糖水平连续模式。自1962年克拉克和里昂提出的潜在想法葡萄糖化学终端(7,9,19),我们看到了巨大的努力协调对改善糖尿病控制固体产品。独特的方法研究了葡萄糖酶电极的操作(20.- - - - - -25]。

心血管疾病

心血管疾病的感染通常是另一个疾病发生与发展中频率,因此识别心血管生物标志物在临床的观点至关重要的26- - - - - -32]。研究发现在计划开发基于RNA的aptasensor所需。显示的原则是电荷传播奇迹aptamer-CRP复杂在电场下的GID电容器。它可以识别C-receptive蛋白(CRP)、心血管疾病最广泛认可的生物标志物的位置最远的点100 - 500 pg / ml。

最近,小和有效地紧凑的适体为基础的电化学生物传感器产生后叶加压素的识别,生物标志物的创伤伤口(33- - - - - -35]。

系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮是一种auto-invulnerable混乱影响人体的不同部分。病人出现系统性红斑狼疮建立一个各种各样的血清学的迹象。创建基于SPR生物传感器芯片识别病原dsDNA SLE的免疫系统问题。

肺结核

肺结核、世界上最危险的疾病之一,是由致病性细菌结核分枝杆菌。疾病的早期诊断可能获利在临床的观点。众多生物传感器的分类(DNA / RNA /机构)创建结核病检测利用光学的服装,压电,电化学原理。

肝炎

肝炎是一种传染性疾病引起的不同菌株的肝炎病毒(甲型肝炎- HGV)。金纳米粒子为基础的DNA生物传感器也被执行屏幕乙型肝炎病毒DNA的检测截止15 pmol / L。在另一项研究中,non-auxiliary病毒蛋白3 (NS3)已经被生物素化的RNA测试为基础的生物传感器识别限制500 pg / ml [36- - - - - -38]。

腹泻

由致病微生物等引起的大肠杆菌O157: H7,美国沙门氏菌感染等。基于适体生物传感器是检测这些微生物利用未改性金纳米粒子的比色检测(39]。

霍乱

引起的霍乱弧菌。创建一个DNA生物传感器的PCR扩增子的发现霍乱弧菌(40]。

沙门氏菌病

这是一个在全球范围内传播疾病所致沙门氏菌sp,再次基因的决心沙门氏菌是至关重要的,是通过SPR检测方法(41,42]。DNA生物传感器已经发现在诊断中的应用。

登革热

登革热是一种传染性疾病,是媒介传播。它主要是由登革热病毒。基于核酸的生物传感器,现在被用来检测这发烧,因为高表面积的好处(42]。研究表明,存在无孔的氧化铝层电化学DNA生物传感器检测的cDNA开发安排。最近,识别31-mer寡核苷酸分组的登革热感染已被使用DNA传感技术(43,44]。

生物传感器:工业生物技术

生物传感器和食源性细菌监测

微生物安全的主要关心的是大多数食品生产单位和必须定期监控。生物传感器将优先考虑在这种情况下避免任何安全检查滞后。这些生物传感器将检测到特定的分子与细菌作用[45,46]。

牛奶净化

铅II)吸引了世界卫生研究人员的注意,因为它扩大污染水平和可爱的后果。因此需要持续的监控的手段在所有的可能性,导致人体进入盛行[47]。各种方法已被研究人员利用为领导创造生物传感器检测的牛奶。Durrieu和tran minh报道限制视线内的可溶性磷酸酶的铅作为一种生物测定标准光学促进藻类生物传感器(48- - - - - -54]。Kuswandi [54)利用光纤创新,建立一个光学Pb(2)生物传感器。基于脲酶运动光学生物传感器是由蔡(55,56]。后多检查50点集群基于光学生物传感器是由蔡和Doong56),传感器依靠的基本规则阻碍脲酶和乙酰胆碱酯酶的压倒性的金属。化学物质都co -固定化FITC右旋糖酐在溶胶-凝胶网格multianalyte发现。生物传感器显示识别范围从10到100 nM Cd (II), Hg (II)和铜(II),但是没有反应被认为对Pb (II)。Haron和雷建立了生物传感器考虑阻碍脲酶和乙酰胆碱酯酶的Pb (II)和一个识别点4.83 nM的约束实现利用cyclotetrachromotropylene (CTCT)作为标记(57- - - - - -67年]。

细菌孢子周围旋转的生活时期两个阶段即蛰伏的状态,新陈代谢动态植物人状态。这种变化从一个阶段到下一个阶段是完成只有当有利条件盛行在其附近的环境和微生物或non-microbial污染物存在与否。这个特征可以聚焦在牛奶和污染物的存在感今后创建基于生物传感器的孢子框架。创建了基于各种孢子检测框架识别黄曲霉素,抗作用和微生物病原体的牛奶。这些若框架更在现有策略更好的灵敏度,轻松,帮助快速检测牛奶和奶制品。孢子生物传感器是一种新型的系统来保证每个消费者的安全和健康牛奶。

其他应用程序

1)环境和军事;2)测杆测试;3)农业和水产养殖;4)生物传感器发现即使在检测病毒,真菌和细菌疾病的植物。新鲜的食品也可以找到。

最近的趋势在生物传感器的应用

生物传感器在环境监测领域的使用是近年来迅速增加。建立《京都议定书》后,国家开始关注测量可能开始减少环境破坏的污染控制。生物传感器就获得了巨大的声望等设备进行检测。在最出色的调查策略测量污染是生化需氧量(BOD5)技术,衡量废水的有机氧利益在5天20°C。扩大在这些类型的生物传感器是近年来越来越多的,因为他们的能力来提高识别量化的化学和生物制剂(68年- - - - - -71年]。最近在发展中已经把重点转移基因编码担心生物传感器,因为他们能够分析信号通路在活细胞和生物体(72年- - - - - -76年]。

现在基于碳纳米管的生物传感器能够识别各种食源性病原体如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌检查时间为1分钟。金黄色葡萄球菌和美国沙门氏菌感染此外承认从食物测试通过双励磁检测策略16,77年]。生物传感器假定的一个重要组成部分在诊断尿路和识别相关的尿路病原体,这有助于在支持适当的抗生素治疗16,78年]。

石墨烯(GE)是一个新的和不断发展的碳材料作为生物传感器的方法,因为它是有利于快速电子运输和低原油材料成本(79年- - - - - -83年]。它主要是单层的碳粒子在二维网格,通用电气与诺贝尔金属纳米粒子的结合已经证明电化学生物传感器的应用前景。看着张有利的趋势等。79年)已经开发出一种胆固醇生物传感器的融合Chox与壳聚糖(CS)的援助。他们也决定自由人类血清中胆固醇成功(84年,85年]。

生物传感器:未来

Smart-farming与生物传感器装备股票

智能农业使农民能够获得完整的信息和关于他们的股票。实时从动物的生理和行为特征会给标记,使快速管理活动,避免随后股票和利润损失(86年]。利用生物传感器以提高决策支持网络避免股票损失和可以帮助一般可持续发展和生产力87年,88年]。

E-health

研究基于手机nanobiosensor模型,例如,横向流化验(LFA)、流式细胞术、和光学识别一直是全球研究的兴趣。基于一些销售的手机模型城,AliveCor, GENTAG,移动分析,和细胞观察器等等89年- - - - - -92年]。

芯片上的实验室——(LOAC)

这个想法是开始从微流体相关的想法。最近的趋势确认我们现在可以分为奈米流体场的减少设备和反应流体的体积的大小。从根本上讲,LOAC流动渠道在玻璃或硅基板和将合并流注入/泵框架内考虑液体运输芯片和检测的样品处理。在生物传感器的观点创新,LOAC完成的框架,可以做一个完整的bio-sample处理和芯片规模的调查框架(93年- - - - - -One hundred.]。bio-sample与液体是熟悉的测量芯片,然后与试剂混合和支持,对框架项目将组装后的一个部门单位进行调查,协调在同一晶片。LOAC将大大影响诊断业务,关于集中实验室检查和护理点测试(16]。

结论

生物传感器有了业务部门通过不同的应用程序,例如,体内观察、血液检查、疾病诊断、水质等。生物传感器包括bio-material微妙和敏感。耐用性和可靠性等因素可以长业务部门和可以显著增加生物传感器的探索和创造。未来的发展是很有前途的生物传感器及其应用。

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