一、引言

生物传感与分子检测技术是推动精准医学、个性化诊疗和疾病早期筛查的关键手段之一。随着微流控芯片、纳米材料、人工智能算法的发展，生物传感器正朝着高灵敏度、便携化、智能化方向演进，广泛应用于传染病诊断、癌症标志物检测、基因测序等领域。

二、生物传感的基本原理与发展历程

生物传感技术基于生物识别元件（如酶、抗体、DNA、细胞）与信号转换器的结合，实现对目标分子的定量或定性分析。主要类型包括：

电化学生物传感器：利用氧化还原反应产生电信号；

光学生物传感器：如表面等离子共振（SPR）、荧光探针；

质量敏感型传感器：如石英晶体微天平（QCM）；

微流控芯片集成传感器：实现多通道微量样本检测；

纳米材料增强型传感器：如金纳米粒子、碳点、石墨烯等提升灵敏度。

三、核心技术与系统组成

1. 分子识别元件与固定化技术

将抗体、适配体或DNA探针稳定地固定在传感器表面，确保特异性结合。

2. 微纳加工与芯片集成技术

构建微流控芯片平台，实现样本预处理、分离、检测一体化。

3. 信号采集与数据处理模块

包括光电探测器、恒电位仪、图像识别算法等。

4. 智能终端与云端数据管理平台

支持无线传输、远程诊断与大数据分析。

四、典型应用场景

1. 新冠病毒快速抗原/抗体检测

通过免疫层析试纸条或微流控芯片实现10分钟内现场检测。

2. 癌症标志物血液检测

检测CA125、PSA、AFP等蛋白标志物，辅助早期筛查。

3. 基因突变检测与个体化用药指导

如EGFR、KRAS等基因突变检测，为靶向治疗提供依据。

五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括：

复杂生物样本中干扰物质影响准确性；

传感器稳定性与重复使用性差；

设备成本高限制基层普及率。

未来发展方向包括：

AI辅助数据分析与智能诊断系统；

可穿戴式生物传感器开发；

多参数联合检测平台建设；

标准化检测流程与互操作协议制定；

低成本一次性传感器推广应用。