糖尿病患者扎破手指,將一滴血滴在試紙上,然後插入血糖儀。幾秒鐘後,血糖儀顯示血糖讀數。這就是生物感測器。它將生物識別元件與物理換能器結合起來,用於檢測目標分子。識別元件可以是酵素、抗體或DNA鏈。換能器將生物相互作用轉化為可測量的訊號。
生物感測器種類繁多。電化學感測器,例如血糖儀,測量電流或電壓變化。光學感測器測量螢光或顏色變化。壓電感測器測量質量變化。每種感測器在靈敏度、速度和成本方面各有優勢。血糖儀是目前商業上最成功的生物感測器,被數億人使用。
生物感測器的應用遠不止於糖尿病。它們可以檢測食品和水中的病原體,監測環境污染物,篩檢血液中的藥物和生物標記。穿戴式生物感測器可以追蹤心率、血氧飽和度和汗液化學成分。植入式生物感測器可以持續監測血糖並自動釋放胰島素。
挑戰在於穩定性。生物分子會隨著時間而降解,尤其是在非受控實驗室環境下。生物感測器必須在真實世界中可靠運行,在室溫下,僅需一滴血,且操作人員未經訓練。這需要高超的工程技術。一旦成功,它將改變人們的生活。
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