最近，來(lái)自印度蘇里尼大學(xué)（Shoolini University）和其他機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)在Talanta Open期刊上發(fā)表了一篇名為“仿生傳感器技術(shù)最新進(jìn)展：癌癥診斷中的革新應(yīng)用”的綜述性文章。該文全面梳理了用于癌癥診斷的仿生傳感器技術(shù)，重點(diǎn)闡述了其類型和識(shí)別元件，并強(qiáng)調(diào)了仿生傳感器在實(shí)現(xiàn)癌癥特異性生物標(biāo)志物非侵入性檢測(cè)方面的顯著優(yōu)勢(shì)，如準(zhǔn)確性和靈敏度?？傮w而言，仿生傳感器技術(shù)的出現(xiàn)為早期癌癥檢測(cè)帶來(lái)了革命性的突破，不僅加深了我們對(duì)癌癥檢測(cè)的理解，而且顯著改善了患者的預(yù)后，為醫(yī)療保健水平的提升做出了積極貢獻(xiàn)。

（1.1）光子晶體傳感器

光子晶體是一種先進(jìn)的人工制造材料，其內(nèi)部包含有納米級(jí)別的電介質(zhì)或金屬結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)以特定的周期性方式排列。這種有序的排列方式使得光子晶體產(chǎn)生了一個(gè)特殊的光子帶隙，導(dǎo)致特定波長(zhǎng)的光線無(wú)法在光子晶體內(nèi)部傳播。當(dāng)光子晶體周圍的介質(zhì)折射率發(fā)生改變時(shí)（例如由于特定分子的存在或溫度的變化），光子帶隙會(huì)相應(yīng)地發(fā)生偏移。這種偏移可以被精確地檢測(cè)到，從而使得光子晶體成為一種理想的傳感器材料。

（1.2）表面等離子共振（SPR）傳感器

表面等離子共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）傳感器，如其名所示，是利用表面等離子共振的原理進(jìn)行工作的。當(dāng)金屬表面附近的介質(zhì)折射率發(fā)生改變時(shí)，會(huì)引發(fā)等離子共振現(xiàn)象的出現(xiàn)，這通常表明有目標(biāo)分子已經(jīng)結(jié)合到金屬表面。

（1.3）熒光傳感器

在熒光仿生生物傳感器中，我們利用熒光標(biāo)簽或量子點(diǎn)作為關(guān)鍵元件，用于對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測(cè)與量化。當(dāng)目標(biāo)分子與傳感器的表面相互接觸時(shí)，熒光強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生特定的變化，從而為我們提供了檢測(cè)目標(biāo)分子的有效途徑。

（2）電子仿生傳感器

（2.1）場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）傳感器

場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）傳感器的工作原理是基于其柵極表面修飾的特殊生物識(shí)別元件。當(dāng)目標(biāo)分子與識(shí)別元件發(fā)生相互作用，導(dǎo)致晶體管的電性能發(fā)生變化時(shí)，這一變化可以被無(wú)標(biāo)記地檢測(cè)出來(lái)。

（2.2）阻抗傳感器

阻抗傳感器利用交流電流通過(guò)不同材料的阻抗變化來(lái)檢測(cè)目標(biāo)分子。當(dāng)目標(biāo)分子與傳感器表面結(jié)合后，傳感器能夠測(cè)量到阻抗的變化，這種變化與目標(biāo)分子的濃度密切相關(guān)。

在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，有一種特殊的分子，稱為適配體，它們是能夠與特定目標(biāo)分子緊密結(jié)合的短單鏈核酸（DNA/RNA）分子。適配體的獨(dú)特之處在于它們與目標(biāo)分子之間具有非常高的親和力。為了篩選出與目標(biāo)分子具有高結(jié)合親和力的適配體，科學(xué)家們采用了一種稱為指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment，簡(jiǎn)稱SELEX）的方法。這一過(guò)程是通過(guò)反復(fù)選擇和放大與目標(biāo)分子結(jié)合的適配體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)多次迭代，最終獲得與目標(biāo)分子具有高親和力的適配體。

（2）分子印跡聚合物（MIPs）

分子印跡聚合物（MIPs）是一種獨(dú)特的合成物質(zhì)，其特點(diǎn)是具備特定的識(shí)別位點(diǎn)。這些識(shí)別位點(diǎn)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，使得MIPs能夠有針對(duì)性地與特定目標(biāo)分子結(jié)合。

（3）抗體和免疫仿生傳感器

抗體在生物體內(nèi)扮演著重要的角色，它能夠識(shí)別并結(jié)合特定的抗原。這種結(jié)合具有高度的選擇性，因?yàn)橐环N抗體通常只能識(shí)別并結(jié)合一種抗原或其最相近的抗原群。這一特性使得抗體成為生物體內(nèi)精確識(shí)別外來(lái)物質(zhì)的關(guān)鍵因素。免疫仿生傳感器是一種生物傳感器，它模仿了人體內(nèi)抗體與抗原之間的相互作用。這種傳感器能夠利用天然抗體的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的高靈敏度檢測(cè)。

（4）酶基傳感器

酶基傳感器則是另一種重要的生物傳感器，它由幾個(gè)關(guān)鍵部分組成。首先，識(shí)別元件（酶）能夠與目標(biāo)分子或反應(yīng)物分子結(jié)合并催化反應(yīng)。這一識(shí)別過(guò)程對(duì)于酶基傳感器來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)槊傅倪x擇性決定了傳感器的檢測(cè)范圍和準(zhǔn)確性。其次，反應(yīng)底物在識(shí)別元件催化反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)。這些信號(hào)可以是顏色變化、電化學(xué)信號(hào)或熒光信號(hào)等，它們能夠被傳感器捕捉并用于判斷目標(biāo)分子的存在。最后，換能器是酶基傳感器中的重要組成部分。它的作用是將產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的信號(hào)輸出，使得研究人員能夠方便地獲取并分析檢測(cè)結(jié)果。