人是一個有機(jī)生命體，在日常的生產(chǎn)活動中體內(nèi)進(jìn)行著大量化學(xué)反應(yīng)，例如，酶的催化反應(yīng)、基因的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的合成等等，如果一個基因由于突變引起了轉(zhuǎn)錄、表達(dá)過程的差異就有可能產(chǎn)生重大的身體疾病，可以說，生命體中每一個化學(xué)反應(yīng)都與我們的健康息息相關(guān)。

隨著科技水平的不斷提升，人們生活水平的不斷提高，對于身體健康的日常監(jiān)測需求大大增加。目前，關(guān)于人體相關(guān)參數(shù)的測量可以分為兩大類，一類是基于物理的傳感器，主要捕捉一些物理參數(shù)，例如，溫度、動作、呼吸速率等等。、另一類是基于化學(xué)的傳感器，主要利用人工設(shè)計(jì)的分子與體內(nèi)的識別物進(jìn)行反應(yīng)，從而產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)、熱、光、聲信號或者引起該信號的變化，將生物體內(nèi)的信號轉(zhuǎn)化為可以測量的信號，其大致原理如圖1所示。

圖1

作為生物傳感器的一類，電化學(xué)傳感器一般不需要復(fù)雜的體外測試設(shè)備，并且具有更好的特異性以及更低的檢測極限，電化學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括生物識別單元、信號轉(zhuǎn)換器（電極）、信號處理器，其中生物識別單元與分析物反應(yīng)產(chǎn)生點(diǎn)信號被電極接收，然后信號處理器對信號進(jìn)行處理得到分析物的濃度。

圖2

其中，識別單元可以為核酸、特定離子、抗體、酶等等，信號轉(zhuǎn)化器可以轉(zhuǎn)化為電流/電壓的變化、電位的變化、場效應(yīng)晶體管和阻抗，最后經(jīng)過信號分析得出數(shù)據(jù)通過儲存介質(zhì)儲存或者直接發(fā)送到手機(jī)上，如圖3所示，實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)的檢測。

圖3

目前，商業(yè)中應(yīng)用最廣泛并且最成熟的電化學(xué)生物傳感器即血糖儀，主要通過對生物體內(nèi)的葡萄糖進(jìn)行特異性識別產(chǎn)生電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，作為最重要的傳感部分，人工設(shè)計(jì)分子與葡萄糖的識別主要分為以下三種方式，如圖4所示。

第一種，即通過葡萄糖氧化酶的固定化，再利用酶的特異性進(jìn)行識別，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是酶的高特異性，但是響應(yīng)速率慢，其他雜質(zhì)對酶的活性影響較大，第二種，即通過硼酸衍生物，將其固定在納米粒子上，再利用硼酸與葡萄糖上的羥基結(jié)合進(jìn)行識別，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速率快，不用擔(dān)心失活，但是缺少特異性；第三種，即將刀豆蛋白（ConA）固定在納米粒子上，利用刀豆蛋白識別，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是高特異性，快速響應(yīng)，但是刀豆蛋白是易降解的。

圖4

  近年來，隨著市場的發(fā)展以及人們對日常動態(tài)監(jiān)測的需求，血糖儀的性能也得到了質(zhì)一般的提升，一些生產(chǎn)小型電子醫(yī)療設(shè)備為主已用于患者的動態(tài)監(jiān)測，包含常規(guī)血糖儀、植入式動態(tài)連續(xù)監(jiān)測血糖儀、乳酸儀等，公司如美國雅培，瑞士羅氏，美國強(qiáng)生，德拜耳，美國美敦力，日本京都等。