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关于设想中的活体生物探测器及其在目标搜寻、识别与跟踪中的可能应用 作者：黄永斌 宁波大学阳明学院生化类 摘要 基于对目前生物传感器与生物芯片技术的分析，作者提出了活体生物作为识别与检测主体，利用生物自身对目的物质的敏感特性来进行目标搜寻、识别与跟踪的设想，并将其称为活体生物探测器。文章介绍了活体生物探测器的原理、系统构成、工作过程与应用情形分类等内容，并着重阐述了其相比于传统技术的优势、缺点与实现的可能性，预测了活体生物探测器在相关领域的可能应用。 关键词 生物探测器；活体生物；物质搜寻与识别；探测器原理及可能应用。 正文 一．相关背景 二十一世纪生命科学发展日益完善，趋于成熟，并在各个领域发挥越来越重要的作用。生命科学众多分支与研究课题中，关于生物传感器和生物芯片的研究一直为人所重视，并取得了很大进展。生物传感器是将生物物质通过生物敏感材料（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等活性物质，作为识别元件）与适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等，作为转换器）识别、转换，并由放大装置将相关信号放大调节后，根据所得电信号获取其浓度等信息的分析工具或系统。在生物传感器研究的基础上，人们采用光导合成或微量点等方法，将大量生物大分子（如核酸片段、多肽分子、组织切片、细胞等等）固化于支持物表面，设计不同探针序列 、使用特定分析方法，实现高通量的快速、并行、高效检测分析，从而发展起了生物芯片技术。生物芯片技术不单纯是生物检测识别技术的叠加应用，而是一种全新的涉及微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学等学科的高度交叉的新技术，被誉为21世纪生命科学的支撑技术，是便携式生化分析仪器的技术核心。 不可否认，生物传感器与生物芯片技术的研究与应用在很大程度上解决了人们对生物物质的识别、检测与分析问题，后者更是弥补了传统方法技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量等不足，使得物质的检测与识别更加快速与简便，更具现实意义与经济价值。但问题是无论生物感应器还是生物芯片，其生物敏感材料或生物探针都是被固化在特定装置上，也就是说对于检测者检测、分析过程是相对被动的，因为检测者检测与分析的前提是必须通过自身途径获得生物材料。但生物材料有时并不容易获得，因此对于处在难以接近的地方，或是自身位置不断变化从而难以获得的生物目的材料，以上技术的实现便无从谈起，也不再具备任何优势。另外，生物自身的感应器官相对于人工技术在某些方面有着显著优势，如在低浓度情况下，对同一物质的识别，生物自身的感应器官往往比人工技术手段更加敏感，更能精确、高效地工作。即使人工技术手段和生物器官本身都是依于相似或相同的工作原理，由于生物在进化过程中形成了与其功能高度匹配的独特器官等生理结构，甚至形成了可能有益于物质识别的独特习性，生物的感应器官具有人工技术不可比拟的优势。鉴于以上原因，目前已广泛应用的生物感应器与生物芯片技术在某种程度上仍有局限性，存在着需要改进的地方。 二.设想的提出与设想来源 基于以上分析，笔者提出了一种活体生物探测器的设想。活体生物探测是以活体生物作为移动的识别、检测系统，利用生物自身对某种生物物质的敏感特性和其自身感应器官，或者通过相关技术手段，使得适于移动识别、检测的生物对原本不敏感的生物物质产生特征反应，从而进行目的物质的识别、检测。 这种活体生物探测器的设想主要是受到生物之间信息交流方式的启发。自然界中存在着多种信息类型，主要有物理信息（包括光、声、温度、湿度、磁力、电等），行为信息(主要是动物的某些特殊行为特征)与化学信息(包括生物碱、有机酸等代谢产物，性外激素等信息素)等三种。其中化学信息下的信息素类具有极大的研究价值与应用前景，人们已进行了大量的相关研究。自然界中许多生物通过信息素进行信息交流，它们借助同种或者异种生物分泌的特征性物质进行识别和对其他个体的有哪些信誉好的足球投注网站定位，从而达到信息交流的目的。这种交流通常表现为利他、利己、互利互惠的特点。在同种之间，信息交流与信息素多与生殖活动有关，如某些飞蛾中分泌的脂肪醇类物质，沙蚕分泌的脂肪酮类物质等，但是关于人类异性间是否也有信息素的问题目前存在较大的争议，有研究指出人类可分泌与释放性别费洛蒙（雄二烯酮与雌二烯酮）。利用信息素交流的方式具有很大的识别度、灵敏性和高效性，某种飞蛾能够接收到几公里外异性飞蛾所发出的生物信号，它们的触角可以捕捉到空气中不足1/3盎司的信息素；而另一种飞蛾的某种信息素具有手性结构，利用手性分子的特异性作用实现高识别度。不光是这种生物间信息交流方式所体现的对目标事物识别、检测特性，生物对其他某种物质的趋向性或排斥、躲避等特异反应都可以成为对目的物质进行识别、检测与有哪些信誉好的足球投注网站基础，这也是所设想的活体生物探测器实现的基础。 三.系统构成与工作过程 1.系统构成 笔者设想