生物传感器产业现状和发展前景
1.1 生物传感器概述
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(molecularly imprinied polymer，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，本文对这些领域将不进行讨论。

与生物活性材料组合的传感器可以是多种类型的物理或化学传感器，如电化学（电位测定、电导测定、阻抗测定）、光学（光致发光、共振表面等离子体）、机械（杠杆、压电反应）、热（热敏电阻）或者电（离子或者酶场效应晶体管）等等。

所有这些具有生物识别功能的组合体通称为生物传感器。

1.2 中国生物传感器技术发展的过程
中国生物传感器研究始于20世纪八十年代初，从事生物传感器研究的科研机构有中国科学院微生物所、中国科学院上海生化所、上海冶金所、中国科学院武汉病毒所、华东理工大学和山东省科学院生物研究所等单位，直至今日，这些单位仍在生物传感器领域进行着创新研究和开发。

最早展开生物传感器的研讨活动是1986年由中国微生物协会酶工程专业技术委员会组织的第一届工业生化及酶工程全国学术会议。

中国酶工程专业技术委员对这一领域的国内外学术交流起到很好的作用，其活动包括定期召开的全国性酶工程学术会议和每隔二年一次的中日酶工程学术会议，其中生物传感器都是重要的研讨议题。

表3-31列出了我国生物传感器的有代表性的主要研究机构。

表3-31 我国生物传感器领域的主要研究机构
1.3 我国生物传感器产业化的现状
当前我国生物传感器产业化现状和市场特点是：我国自主研发生物传感器产品及跨国企业集团在中国推出的产品共存并相互竞争。

一些掌握生物传感器技术的跨国大企业集团，看好被称为“世界工厂”的中国市场，采取技术输出的途径，吸收我国的技术力量和销售途径，在我国市场上进行生物传感器的开发、产品制造和销售。

一部份海外留学归国的生物传感器专门人才也将自己的成果在中国转化并设厂办企业。

家用保健类生物传感器技术已率先较好地实现了产业化突破，取得了显著经济效益。

固定化酶生物传感器作为一类多品种的精密科学仪器，支撑了一部份生物技术过程检测，对传统生物产业技术改造具有重要意义。

我国生物传感器产业表现的空前繁荣景象代表了当前世界生物传感器产业的主要潮流。

1.3.1 家用医疗保健类生物传感器
生命科学等新兴学科的发展正越来越显著地提高着人们的生活质量和工作效率，给人类生活和生产带来深刻的革命性变化。

在生物传感器领域中产生较大经济效益产业的典型代表产品是手掌型血糖分析仪以及相关的胰岛素泵，它们在改善糖尿病人的健康方面起到了非常重要的作用。

1.3.1.1手掌型血糖分析
1.3.1.2胰岛素泵
1.3.1.3 高端保健类血糖分析仪
1.3.1.4 高精度血糖分析仪
1.3.2 用于环境检测的生物传感器
用于环境检测的微生物传感器种类很多，包括BOD传感器和毒物传感器。

BOD 微生物分析仪对于我国环境废水的排放监控仍然有很大意义，一旦时机成熟，它将成为一类有一定市场规模的重要的环境生物传感器品种。

1.3.3 SPR生物传感器
SPR生物传感器是一种昂贵的生物传感器分析仪，国内只有少许有条件的实验室从国外购进，并以对外收费的服务形式运行。

它主要用于部份新药研发中药物作用的分子活性基团的识别。

具有体积小、测定范围宽、精度高、灵敏度高、功能完整、操作方便、可靠、耗材廉价等优点，是一种创新性、实用化的现代科学仪器。

1.3.4固定化酶生物传感分析仪
固定化酶生物传感分析仪是最早出现且精度最高的生物传感器，它们已经发展成一类可靠的精密分析仪器。

其特点是有以下几点：
①稳定性好，分析精度高。

目前已商品化的分析仪具有较高的智能化程度，采用性质稳定的过氧化氢电极或氧电极
，工作性能十分可靠，配套的固定化酶膜能贮存、运送和长期使用、便于装配。

可连续工作上千次，稳定性好。

②分析成本最低。

由于采用了固定化酶膜作为分析工具，昂贵的酶法分析试剂可以反复使用数千次，其分析成本只
有手掌型血糖分析仪的十分之一。

③品种多，应用范围广，适用于许多生物技术产业过程监控和科学研究。

④分析速度快，不到20秒可以获得准确的分析结果，这在临床急症室、某些重症病人的监护等许多场合都很重要。

1.4 产业发展前景展望
21世纪将是生物经济时代。

而生物传感器则作为生物技术支撑及关键设备之一，也必然会得到极大的发展，成为生物技术发展中出现的新产业链，它们将进一步与信息技术相结合，发展成为生物技术的数字工程。

测定各种生化成分的生物传感器，它的用途遍及临床诊断、工业控制、食品和药物分析（包括中医药研究开发）、环境保护各个领域，仍然有许多品种有待于研制。

今后十年中将会有许多新领域在进一步应用生物传感器方面获得突破性进展。

在家用医疗保健类生物传感器方面，手掌型血糖仪试剂条的稳定性、保存性还不理想，血糖标准浓度控制方法有待于建立。

当前不破皮血糖分析仪也已问世，但是在应用上还有许多技术需要深入研究。

生物检测专用设备中的固定化酶生物传感器产品有市场前景、有科技含量、具有高附加值，但是受现阶段生物技术产品市场规模的限制，其市场容量相当有限。

建议由国家支持建立一个小规模的国家工程技术中心，这有利于坚持一些小品种的生物传感器分析技术的社会服务，以推动相关产业的发展。