生物傳感器：靶標物質快速檢測面臨的機遇與挑戰

許文濤

（中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083）

在自然界中，各種類型的風險因子無時無刻不在對人類生命健康造成危害，同時一些風險因子的存在還嚴重制約了農業等產業的發展。例如，農藥殘留、重金屬超標等風險因子對種植業造成危害；獸藥殘留、病原微生物及寄生蟲對養殖業造成破壞。此外，在生物學和醫學領域，一些特殊的生物標志物也同物種種間鑒別、疾病的早期診斷與治療有著密切的聯系。因此，實現對于這些種類廣泛且特點不同的靶標物質的快速、精確檢測對于保障人類生命健康、增加經濟收入、提高生活質量具有十分重要的意義。

生物傳感器作為一項由生物、化學、物理、醫學、電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術，具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低、在復雜的體系中進行在線連續監測等特點，因此在與靶標物質檢測相關的食品、制藥、化工、生物醫學、環境監測等領域有著巨大的應用前景。

傳統的對于各種靶標物質的檢測手段盡管已經得到了廣泛的應用，但仍存在著一些普遍難以克服的缺陷，如對大型儀器設備及專業人員的依賴等。近年來生物傳感器尤其是以抗原抗體為基礎的免疫學傳感器以及以堿基互補配對為基礎的功能核酸生物傳感器發展迅速，為傳統檢測技術提供了有益的完善和補充。各種納米材料如金納米粒子、量子點、金屬有機框架、分子印跡、納米酶等的廣泛應用，使得生物傳感器的應用范圍及元器件集成水平上都有了較大的提升。人工智能、大數據及便攜式設備的開發對于各種靶標物質的定性定量分析乃至遠程實時監測提供了操作簡便、特異性好、速度快、成本低等優勢的新型工具及方法。

正是生物傳感器同分子生物學與微電子學、光電子學、微細加工技術及納米技術等新學科、新技術結合，正改變著許多傳統學科的的面貌。各學科對于生物傳感器應用的需求及生物傳感器技術自身的蓬勃發展，為當前對于生物傳感器的研究提供了前所未有的發展機遇。

經過許多科學家們的長期探索與積累，我國在生物傳感器領域取得了較大的進展與突破，一些科學家取得了較為突出的研究成果。在此背景下，《生物技術通報》編委會邀請一些科研團隊，圍繞生物傳感器主題，撰寫了多篇文章論述生物傳感器涉及的方方面面，同時探討了生物傳感器部分分支學科的發展方向。

值此主題專刊出版之際，謹向所有提供稿件的同行及審稿專家致謝；向《生物技術通報》編輯部致謝，感謝他們為我國生物技術研究領域的交流與發展做出的貢獻。