大学及研究院所也是生物传感器的主要服务对象之一,有39家科研院校的58台仪器投入了应用,为科研人员节省大量的时间。生物传感器为食品检测单位提供了方便的真假纯生啤酒的鉴别方法,并制定了生物传感器应用于食品的分析标准。
生物传感分析仪还用于国内19家疾病控制中心、防疫站和医学研究单位,对抗疲劳功能食品进行快速检测,受到应用单位的欢迎。
有近100家体育运动单位在训练中应用生物传感分析仪,从一个侧面为高竞技体育训练提供了检查训练效果的检测方法,对重要的高竞技体育比赛成绩的获得起了科研保证作用。
经济和社会发展的需求是研发新仪器的原动力。1989年,我国第一种生物传感器的实用化仪器---SBA-30型乳酸分析仪诞生,这是国家体委为迎接在北京召开的亚运会的招标项目。项目在运动训练中应用,并获得了科学技术成果奖励。谷氨酸-葡萄糖双功能分析仪是在1992年完成的,它为我国生物传感器在工业控制领域得到大规模应用创造了良好条件,生物传感分析仪取代了传统繁琐的还原糖分析方法和笨重的生化类分析仪---瓦氏呼吸机。2004年4月,我国出现劣质奶粉事件,针对我国婴儿奶粉市场混乱的现状,用生物传感器分析奶制品中乳糖、淀粉(麦芽糊精)和蔗糖等三种成分的科研项目得到立项启动。最近,在国外疯牛病引发的饲料行业赖氨酸出现热销的背景下,一种快速分析发酵生产中赖氨酸含量的生物传感分析仪已投放市场。
我国固定化酶生物传感分析仪已实现较好的推广(见表3-36),至2004年上半年,应用用户达到271家,数量达到423台套,复盖了全国各省市。累计实现直接经济效益1200万元。其中在生物技术企业应用约200台套,产生了间接经济效益14.5亿元,平均每台仪器产生700万元间接效益。固定化酶生物传感器对生物技术和传统生物加工产业的推广应用,突破了长期在生物技术研究和生产中缺乏快速、实时、实用的生化成分分析仪器的瓶颈,起到了其它技术不能取代的作用。
表3-36 固定化酶生物传感器在全国推广应用情况
地区
数量
省市
合计
单位数
地区
数量
省市
合计
单位数
东北
48
黑龙江省
10
8
华中
59
河南省
44
13
吉林省
9
7
湖北省
12
6
辽宁省
29
25
湖南省
3
2
华北
113
北京市
34
27
华南
21
广东省
17
10
天津市
23
11
广西
4
4
河北省
25
17
西部
26
陕西省
6
5
山西省
14
11
宁夏
1
1
八一队
14
12
新疆
4
4
内蒙古
3
2
甘肃省
5
4
华东
154
山东省
82
43
重庆市
3
3
上海市
15
14
四川省
3
3
江苏省
19
14
贵州省
4
2
浙江省
12
10
台湾
2
台湾
2
1
福建省
5
5
安徽省
9
3
江西省
12
5
总计
全国应用数量
423台套
应用单位
271个
1.4 国内外差距的比较
我国生物传感器的产业正处在发展阶段,有较大经济潜力的项目主要是手掌型血糖分析仪及胰岛素泵二类产品。生产单位不多,都属于中小型企业。但是行业竞争激烈。与外资公司同类产品相比较,技术上差距不大。
我国在固定化酶生物传感器研发、生产和应用方面居国际领先水平,经过15年发展已有许多应用单位,对国民经济影响大,产生了比较显著的经济效益。但是作为一类生物技术专用的检测工具,其产业规模不大。固定化酶生物传感分析仪的应用,离不开配套试剂盒供应和持久的技术服务。十五年来,山东省科学院生物研究所(山东省生物传感器重点实验室)坚持了这种持久的技术服务。
1. 5 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。
诊断各种疾病的医用传感器,还有待于引深研发,例如谷氨酸传感器是一种稳定的脱氢酶、转氨酶、血氨的指示性传感器,它在临床急症室等许多场合可取代光度法测定,有潜在应用前景;测定胸外科病人乳酸指标的生物传感器也已开始应用与肾透析联用的几种生物传感器也有产业化开发价值。今后十年这些生物传感器将逐渐得到普及。高速的、可以普及的使用的免疫生物传感器技术也有待于研究的突破。
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。
参 考 文 献
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2. 王尔康主编,Advances in Biosensors,Volumel: A Chinese Perspective 1999JAI PRESS INC
3. 易卫军等,便携式胰岛素泵的研制,医疗设备信息 2003.2:4-6
4. 邱世钦,自我监测型血糖仪之最新进展,中国医疗器械信息,2003,9(2):11-15
5. 冯德荣,生物传感器研究应用现状 生物工程进展 1996,16(3):p13-15
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7. Karubel,Matsunaga T,Mitsuda S,et al.Microbial electrode BOD sensor. Biotechnol. Bioeng.,1977 Oct,19(10):1535-1547
8. 崔大付,生物传感器的研究与发展,电子产品世界,2003,55-57
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