探索非传统医学的新应用领域

生物量传感器除了应用于传统的医学领域(如动态检测人体血压、体温、血液酸碱度、血氧含量,检测酶活性、蛋白质等生化指标方面)外,还在其他非传统医学领域获得了应用。

(1)在发酵工业中的应用

生物量传感器在发酵工业中的应用如表5.4所示。

表5.4　生物量传感器在发酵工业中的应用

(2)在空间生命科学发展中的应用

空间飞行对生命系统产生重大影响的问题很多。例如,在调查微重力环境和空间飞行对大鼠生命的影响时,必须在一段长时间内保证大鼠可相对自由的行动。这些研究用现在的仪器检测技术和数据收集系统是无法做到的,而可植入的生物量传感器和微型生物遥测技术的结合在这方面有着巨大的发展潜力。可以预计,可植入生物体内的传感器和生物遥测技术的结合将使灵活方便地远距离测量连续在线的资料成为可能,关于它的研究将推动现代医学和空间生命科学的迅速发展。

(3)在环境监测中的应用(www.xing528.com)

传统的环境监测通常采用离线分析方法,这种方法操作复杂,所需仪器昂贵,且不适宜进行现场快速监测和连续在线分析。随着环境污染问题日益严重,生物量传感器在建立和发展连续、在线、快速的现场监测体系中发挥着重要作用。

①水质监测

BOD 是衡量水体有机污染程度的重要指标,BOD 的研究对于水质监测及处理都是非常重要的,此研究也成为水质检测科技发展的方向。测定BOD 所用的传统标准稀释法所需时间长,操作烦琐,准确度差,而BOD 传感器不仅能满足实际监测的要求,并具有快速、灵敏的特点。自1977年首次将丝孢酵母菌分别用聚丙酰胺和骨胶原固定在多孔纤维素膜上,利用BOD 微生物传感器测定水中BOD 以来,此项技术得到了迅速的发展。目前,已有可用于测定废水中BOD 值的生物量传感器和适于现场测定的便携式测定仪。随着BOD 快速测定研究的不断深入,研究发现BODst(快速BOD 测定值)还可作为在线监测生物处理过程的一个重要参数。

②大气质量监测

生物量传感器可监测大气中的CO2、NO、NH3及CH4等。Antonelli等人采用地衣组织研制了一种传感器,有望用于对大气、水和油等物质中苯浓度的监测。用多孔渗透膜、固定化硝化细菌和氧电极组成的微生物传感器可测定样品中亚硝酸盐含量,从而推知空气中NO的浓度,其检测极限为1×10-8 mol/L。

(3)在食品工程中的应用

食用牛肉很容易被大肠杆菌0157.H7.所感染,因此需要快速、灵敏的方法检测和防御大肠杆菌0157.H7.一类的细菌。2002年,Kramer等人研究的光纤生物量传感器可以在几分钟内检测出食物中的病原体(如大肠杆菌0157.H7.等),而传统方法则需要几天。生物量传感器可以直接测量102CFU(菌落形成单位)的大肠杆菌0157.H7.,检测病原体之后便可以将它分离到培养基上生长。利用生物量传感器的方法从检测出病原体到从样品中重新获得病原体并使它在培养基上独立生长总共只需1天时间,而传统方法需要4天。

还有一种快速灵敏的免疫生物量传感器可以用于测量牛奶中双氢除虫菌素的残余物。它是基于细胞质基因组的反应,通过光学系统传输信号,一天可以检测20个牛奶样品。