生物传感器的研究进展

·综述与专论·2019, 35(5):157-169生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN

核酸除了作为遗传物质的载体之外，还可

以与一些天然存在或人工合成的小分子或离子结

合，并发生构象的改变；或是在这些靶分子的存

在下，具有类似蛋白酶的催化活性，可以催化底

物发生切割或连接反应，这一类核酸称为功能核酸（Functional nucleic acids，FNAs）［1-2］。FNAs主

要有两类［3］，一类是与靶物质结合时可发生构象改

变的适配体（Aptamer）；另一类是有酶催化活性的

脱氧核酶（DNAzyme）和G-四链体（富含腺嘌呤的

DNA所形成的四链体结构）与氯化血红素的复合物

收稿日期：2018-07-02基金项目：转基因重大专项（2018ZX08012-001-004）作者简介：谢银侠，女，硕士研究生，研究方向：核酸分子检测；E-mail：2913130957@通讯作者：许文涛，男，副教授，博士生导师，研究方向：功能核酸生物传感器检测技术；E-mail：

xuwentao@电信号分子在电化学功能核酸生物传感器中的研究进展

谢银侠 王蔚然 程楠 许文涛

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100081）

摘 要： 电信号分子是应用于功能核酸电化学生物传感器中起着信号转换作用的具有电化学活性且能够和核酸相互作用或

是可以标记在核酸链上的一类分子的统称。电信号分子对于功能核酸电化学生物传感器是必不可少的一部分，它对于电化学生物传感器检测的灵敏度和应用的普及性都至关重要。简要介绍了5大类电信号分子，即染料类电信号分子、金属有机配合物类电信号分子、纳米材料类电信号分子、类过氧化氢酶类电信号分子、有机小分子类电信号分子，详细阐述了这些电信号在功能核酸电化学生物传感器中的应用，主要从产生电信号的方式、实际应用以及每种电信号的使用优缺点进行分析，并对新的电信号分子的发现或设计进行了展望，以期对后续有关电信号的研究有借鉴作用。关键词： 电信号分子；功能核酸电化学生物传感器；信号转换

Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｂｒｉｅｆｉｎｇ　动态　

—　鬟一｜　０。　｜　高技术产业发展“十一五，，规期霹拳羞滞　冀　｜　ｉ　ｌｌ　善　大产业成为重点发展目书　＿　０　－。。　≮　。　ｌｌ　０＿０　０　７月６日，经国务院同意，国家发　改委印发了《高技术产业发展“十一五”　规划》（以下简称《规划》），首次明确　了未来一段时期需要重点发展的八大　产业，特别是将高技术服务业独立成　篇，放在突出位置上。八大产业包括：　１、电子信息产业要根据数字化、　网络化、智能化总体趋势，全面提升集　成电路产业，壮大软件产业，调整优化　电子元器件产业，率先做强通信制造　业，重点培育数字化音视频产业，积极　发展计算机产业，大力发展电子专用设　备产业。’　２、生物产业要充分发挥我国特有　的资源优势和技术优势，优先发展生物　医药产业，大力发展生物农业，积极发　展生物能源，加快发展生物制造。　３、航空航天产业要按照远近结合、　军民结合、自主开发与国际合作相结合　的要求，扩大民用飞机产业规模，提升　航空产业配套能力，提高卫星研发制造　水平，着力发展卫星应用产业。　４、新材料产业要围绕信息、生物、　航空航天、重大装备、新能源等产业发　展的需求，提升电子信息材料水平，加　快航空航天材料研制，扩大能源材料生　产。　５、高技术服务业要按照加强基础、　强化应用、拓宽领域、扩大规模、规范　服务的要求，加强信息基础设施建设，　增强电信服务能力，推进电子商务和电　子政务发展，积极发展数字内容产业，　培育技术服务业。　６、新能源产业要加强成套技术的　７１及　广业忆不祀，　技术装备水平，大　加快发展先进核能，　…　ｔ■■■　＾　自　‘　ｔ　ｔ一　！●■｜ⅡＨ　目§■目ｊ∞■ＥＩ＿Ｈ＿■＊■，■■　■口■■目ｉ■Ｅ■一　７、海洋产业要　重点培育海洋生物　产业，加快发展深海　资源产业，积极推进　海水综合利用，推进海洋资源开发从浅　海向深海发展。　８、用高新技术改造提升传统产业　要按照走新型工业化道路的要求，强化　农业高新技术推广应用，努力促进节能　降耗，加快发展环保产业，积极推进产　业信息化，加强重大技术装备研制，加　快关键技术开发和产业化。　《规划》按照“集中力量办大事”　的原则，首次确定了今后五年需要重点　组织实施的九大高技术产业专项工程，　包括：集成电路和软件产业专项工程、　新一代移动通信专项工程、下一代互联　网专项工程、数字音视频产业专项工　程、先进计算专项工程、生物医药专项　工程、民用飞机产业专项工程、卫星产　业专项工程、新材料产业专项工程。通　过这批专项工程的实施，力争攻克一批　具有全局性、带动性的关键共性技术，　培育一批具有自主知识产权的高技术　产业群，大幅度提升产业的核心竞争　力。　读者服务卡编号　口　我国第二台　自治水　下机器人　－Ｏ２通过验收　近日，“ＣＲ．　”　自治水下　机器人研究与开发课题验收会在青岛　召开，至此，该项目在完成高水平研究　与开发和大量湖海试工作的基础上正　式结题，成为我国继“　一０１”后又一　个深海科学考察和探索的高技术平台。　“ＣＲ一”　自治水下机器　人是一项多学科交叉、多种高新技术集　成、由多个单位和俄罗斯专家参与研　制、面向应用的高技术课题。项目始于　年，由中国科学院沈阳自动化研　究所总体负责，联合中国船舶重工集团　公司第　研究所等单位两代科技人　员，经过８年多时间才最后研制完成。　“　一”除具有“　一０１”的功　能外，还具有更好的机动性能，并具有　对洋底微地形地貌进行探测和对洋底　地形的跟踪能力和爬坡能力，使　“　一”具备进行多种深海资源调查　的能力。“　．”机器人在技述上实　现了多项突破，如首次使用了双电机对　转桨推力器，提高了纵垂面运动的机动　性，首次研制了非同轴的对转螺旋桨。　通过对推进器进行合理布局，提高了潜　水器的操纵性，使“　．”在复杂海　底安全航行的能力得到提高，避碰与爬　坡的能力得到增强。研究人员还成功研　制了“　一”半物理数字虚拟仿真平　台，为安全、便捷地进行深海应用奠定　了基础；研制成功了全新型的测深侧扫　声纳系统，使“　一”具有进行地形　地貌探测和浅地层剖面能力。　读者服务卡编号　纳米增强酶生物传感器原理　研究取得重要进展　月，由中科院理化技术研究所主　持的国家自然科学基金项目“酶分子构　象影响传感器信息传递原理研究”通过　评审组专家评审，并被确定为“特优项　目”。该研究从分子水平上探索了纳米　材料与生物分子的结合和相互作用，从　而指导分子生物传感器的组装应用，涉　及当今生物分子传感技术研究的重大　方向与前沿领域，它的突破将为研究组　装发展有实用意义的生物功能信息处　理原型器件提供新的广阔前景。　由唐芳琼研究员领导的研究小组　将金属纳米晶及其他材料的纳米颗粒　

SCILI《〕E&T卜C日刊C托以〕YINFO刁州ATI以日高新技术新型传感器的研究进展丁晓冬(山东交通学院信息工程系250023)摘要:本文详细阐述和分析了三种新型传感器—生物传感器，无线传感器网络和电流型气体传感器的研究进展。因此本文具有深刻的理论意义和厂泛的实际应用。关键词:生物传感器无线传感器电流型气体传感器中图分类号:TPZ12文献标识码:A文章编号:1672一3791(2007)07(b卜0026一02，前言生物传感器是多学科综合交叉的一门技术，在科学研究、工业生产乃至人们的生活中起着很重要的作用。在最初巧年里，生物传感器主要以酶作为敏感材料，但是，由于酶的价格昂贵，且性能又不够稳定，所以，其应用受到一定的限制。近些年来，随着微生物固定化技术地不断发展，各类新型生物传感器不断涌现，产生了微生物电极传感器。微生物电极以微生物活体作为分子识别敏感物质，能快速、准确地测量物理、化学和生物量，在环境监测、医学研究、食品工业、发酵工业等方面得到广泛的应用。目前，光纤生物传感器的应用也越来越广泛，而且，随着聚合酶链式反应(polyerasechainreaction，PCR)技术的发展，应用PCR的DNA生物传感器也越来越多。20世纪80年代初，新兴起一种表面等离子体共振(surfaCeplasmonr氏幻nce，SPR)技术将生物传感器的发展推向一个新的阶段。近年来，伴随着微机电系统(MEMs)、处理器和存储技术的发展，生产出功耗低、体积小、低成本的微传感器节点已逐步实现。这些微传感器节点具备感知能力、无线通信能力以及计算能力。无线传感器网络是由成百上千的传感器节点遍布在大规模而形成地域，它综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术。网络中各个节点能够协作地进行实时监测，感知并采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，进而获得详尽而准确的信息，然后传送给需要这些信息的用户，因此无线传感器网络受到了越来越多的关注。气体传感器在生产生活中发挥了重要的作用，它将气体浓度信号转换成电信号直观显示出来，在大气污染防治、生产生活环境检测、医疗卫生等部门广泛应用。2生物传感器生物传感器是以固定化的生物成分(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)或生物体本身(细胞、微生物、组织等)为敏感材料、与适当的化学换能器相结合产生的一种快速检测各种物理、化学和生物量的器件。它通过各种物理、化学换能器捕捉日标物与敏感材料之间的反应，然后，将反应的程度转变成电信号，根据电信号推算出被测量的大小。敏感材料是对日标物进行选择性作用的生物活性单元。最先被使用的是具有高度选择催化活性的酶。酶或是以物理方法(包埋、吸附等)，或是以化学方法(交联、聚合等)被固定在化学传感器的敏感膜中，然后，以化学电极作为换能器测定酶催化目标物反应所生成的特定产物的浓度，从而间接地测定目标物的浓度。随着物理检测手段的引入，人们已成功地把抗体、DNA聚合物、核酸、细胞受体和完整细胞等具有特异选择性作用功能的生物活性单元用作了敏感材料。换能器是能捕捉敏感材料与目标物之间的作用过程的器件。最早应用的换能器就是前面所提到的电化学传感器。这类换能器既可以是电位型的也可以是电流犁的，所不同的是前者测量零电流下电极表面的电荷密度变化，后者测量恒定电压下工作电极在反应过程中的电流变化。当今，纳米材料在生物传感器中的应用，使其研究进入崭新阶段。纳米颗粒对酶生物传感器的敏感性有增强作用，酶电极的性能是由酶的催化活性、酶活性中心和电极表面之间电子交换速率决定的。纳米颗粒比表面积大、表面自由能高，吸附能力较强.使更多的酶分子可以固定在纳米颗粒表面。另外，由于纳米颗粒尺寸很小，有可能与酶内部的亲水基团发生作用，从而引起酶构型上的变化。这种变化使得酶的活性中心更接近底物，提高了酶的催化效率。比如:纳米Au颗粒是电的良导体，具有很好的生物相容性，而改性纳米51叭颗粒对生物分子又具有很好的选择吸附性。因此，可望实现纳米Au和510:颗粒与酶分子活性中心及电极表面之间的直接电化学作用，大大增强生物传感器的灵敏度。在生物传感器研究领域内，集纳米技术、生物技术和自组装方法于一体，实现具有高酶活性的三维有序组装制备生物传感器的报道不多。从已有的一些报道来看，加入纳米粒子后制备的生物传感器的灵敏度得到了很大提高。响应时间的缩短，检测的线性范围的增大，都表明r生物传感器性能的提高。Morrin等人基于可加工的传导聚苯胺纳米颗粒制成了生物传感器。国内外学者还对纳米颖粒增强葡萄糖氧化酶(GOD)生物传感器开展了大量研究。结果表明:葡萄糖生物传感器具有选择性高、测试简便、快速的特点，是检测葡萄糖浓度最常用的方法。人的血液和体液中含有许多千扰物质，通过引入纳米颗法，对序列图像中各像素进行处理，通过计算噪声在前N帧图像的变化规律，去除条状噪声，得到“干净”的背景图像。实验结果表明，用该方法处理后的图像与中值滤波相结合能较好地去除图像中的条状噪声。参考文献【1]赵明，李娜，陈纯.采用统计推断的自动视频对象分割，计算机辅助设计与图形学学报，2003年3月，第15卷第3期，P.318一323。[2]RolandMech，Michae1Wollborn.ANoiseRobustMethodforZDSha详助tilnationofMovlllgobjectsinVldeo3润uell。万ConSlderingaM0vlngCaITleraIJ].SignalProc已粥ing，1998，66(2):203一217.I3jABHadiashar，DSu橄.Robust0P一ticalFlowComPutation【PuterVision，1998，29(1):59一77.[4lMichaelMChang，AMuratTekalp，Mlbrahimsezan.AnAlgorithmforSimultane0USMotionEStimationand旋gmentationlC】.IEEEInternalCon一允陀nCeOnAcoljstiCS，Sp以犯handsi，lalProcessing(ICASSP’94)，Adelaide，Australia，1994:221一224.【5]贾振堂，韩艳芳，贺贵明，一种二值图像下的收缩型活动轮廓及其应用，小型微型计算机系统，2004，3，25(3):463一465.[61周锐锐等，一种有效的脉冲噪声滤波算法，空军工程大学学报(自然科学版)，2004，12，5(6):44一50.【7]丰洪才，邓华来，刘年波.视频中运动目标检测方法的研究与应用，计算机工程，2004，12，30(24):134一136.SC!ENCE&TECHNOLOGYIN卜ORMAT!ON高新技术—粒，还可以改善葡萄糖传感器抗干扰性能。2007NO.20SCIE限龙盈TEO曰《丸OGY}NF以刁材A丁ION3无线传感器网络无线传感器网络的协议框架包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。物理层负责载波频率的产生、信号的调制、解调等工作.数据链路层负责媒体接人和差错控制，媒体接入协议可以在通信网络中确保点对点和点对多点的连接。差错控制则保证源节点发出的信息可以完整、无误地到达目的节点。网络层协议负责路由发现与维护，在无线传感器网络中占据着重要的地位，路由协议的正确选择是网络设计成功与否的关键。在无线传感器网络中，大多数节点无法与接收发送器(Sink)直接通信，因此需要中间节点进行多跳路由。如果应用层需要，则传输层协作维护数据流。如果系统要接人Intemet或者与其他网络相连，则必须具备传输层。基于不同的监测任务，在应用层上会开发和使用不同的应用层软件.’应用层管理协议使底层的硬件、软件对于传感器网络的管理应用是透明的。其主要的协议有传感器管理协议(SensorManagementProtocol，SMP)、任务分配和数据通知协议(TaskAs一反gnmentandDataAdvertisementProtoco1，TADAP)、传感器查询和数据分发协议(5泊即rQue厅al、dDataDi及祀1创的atlollProt以刀1，SQDDP)。与各层网络协议相关的管理平台有能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。能量管理平台管理传感器节点的能量使用;移动管理平台用干检测和注册传感器节点的移动，维护到Sink的路由，从而使传感器节点能够跟踪其邻近节点;任务管理平台负责在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。感知能量和地理位置的路由算法GEAR(GcographicandEnergyAwareRouting)是充分考虑了能量有效性的基于位置信息的路由协议，它比其他的基干位置的路由协议如GPSR能更好地应用于无线传感器网络中。GEAR算法的提出基于以下思想:在传感器网络中向适当的区域发送查询时，此查询数据中包含了位置属性信息，因此，可以利用这一信息，将在整个网络中扩散的信息传送到适当的位置区域中。GEAR传送数据分组到目标区域中所有节点的过程包括两个阶段，即目标区域数据传送和域内数据传送。在目标区域数据传送阶段，当节点接收到数据分组，它将邻近节点与目标区域的距离和它自己与目标区域的距离相比较，若存在更小距离，则选择最小距离的邻节点作为下一跳节点;若不存在更小距离，则认为存在Hofe，节点将根据邻节点的最小开销来选择下一跳节点。在域内数据传送阶段，可通过两种方式让数据在域内扩散:①域内直接泛洪，②递归的目标区域数据传送，直到目标区域剩下唯一的节点。GEAR将网络中扩散的信息局限到适当的位置区域中，减少了中间节点的数量，从而降低了路由建立和数据传送的能量开销，更有效地提高了网络的生存期。其缺点是依赖节点的GPS定位信息，成本较高。4电流型气体传感器化学式传感器既能满足一般检侧所需要的灵敏度和准确性，又有体积小、操作简单、携带方便、可用于现场监测又价格低廉等优点。所以，在目前已有的各类气体检测方法中，电化学传感器占有很重要的地位，各种基于电阻、电位或氧化还原电流转化的电化学传感器得到广泛的研究。目前，广泛应用的有半导体气体传感器，参考文献【1杨留方，赵鹤云，唐启样，等.P+P型半导体气体传感器原理.仪表技术与传感器，20(抖(6):1一2。12.1210SWINHG，阳切nt.[3]即当气体接触到加热的金属氧化物Sno:、Fe203、znOZ等，电阻值就增大或减小。这[4l类传感器主要应用于还原性气体、城市排放气体等的检测。半导体气体传感器结构是全固态，因此传感器寿命长，使用过程中衰降小，构造与电路简单易于工业化生产。但其选择性与灵敏度低，而且能耗大。墓干电位变化的入型固态氧传感器在现代汽车中得到广泛应用的，但其工作原理不适合其他气体检测。而控制电位电解型即电流型气体传感器，由于其体积小，测量精度高.适用于现场直接监测等优点而受到广泛重视。该类传感器可检测气体浓度范围之宽(由10一9直至百分浓度)，应用范围很广。电流型气体传感器通常采用液体或凝胶电解质，因此受到使用寿命的限制，但是通常具有较高的选择性和灵敏度，有望推广应用。Clark氧传感器:基于电池构造的电流型气体传感器由工作电极、参比电极，对电极以及电解质构成。电解质起到提供反应场所、传递电流、去除离子型产物的作用，电解质有时也参与电极反应。电解质通常是由包含H+或OH一的水溶液组成。在要求不严格的传感器中，参比电极与对电极可以做在一个电极上。对于气体传感器研究的关键在于工作电极，它的一侧与气体接触另一侧与电解质接触，气体在发生反应之前必须能够完全溶解在电解之中或者是所谓的具有高效的气、固、液三相界面。电流型气体传感器的发展可以追溯到1953年的Clark电极用于溶解氧的检测。Clark电极是一种封闭式氧电极，由疏水透气膜将电解池体系与待测体系分开。待测的氧可以通过透气膜扩散到电极内，而待测溶液中的其他杂质不能透过，这样可以有效地防止电极被待测溶液中某些组分污染而中毒。电流型气体传感器的铂旋转圆盘电极(工作电极)与对电极/参比电极组合在一起，并且与被测溶液之间用透氧膜隔开，被测溶液中溶解的氧通过膜扩散到膜内电解质溶液薄层中，再通过扩散到铂电极表面进行还原。在Clark电极中存在有两层膜:一是透气膜，它将电极、电解液与待测溶液分开。二是液膜，大约5一15“m透气膜一般选用10一20林m厚的聚四氟乙烯膜。Clark电极主要用于溶氧的检测，也常用于游泳池内氛气检测，这种结构的传感器在原理也可用于气体检测，但由于液膜的存在，气体要到达电极表面必须经过液相扩散，因此气体扩散到电极表面的速度很慢，气体在液膜中的扩散成为整个电极过程的控制步骤，使传感器的响应时间较长，同时溶齐IJ的蒸发使液膜厚度发生改变，因此很难得到实际应用。151[6]17]3776832，1973一12一04.马龙超，范垂义，马彦，等.气体传感器在有毒气体监测中的应用.仪表技术与传感器，1989(2):11一14.KNAKER，JACQUINOTP.Amp吧rometricsensingi吐hegasZPhase.AnaZI对1caChimicaActa，2005(549):1一9.华凯峰，于春波，王玉江，等.HZS气体在不同催化剂表面的电化学氧化行为.分析化学，2004(32):1562一1562.WEISSHAARDE，TALLMANDE.KelZFZgraPhitecompositeelectrodeasan目已沈rochen五calde往犯torforllquldchjro一matograPhyandaPPllcationtoPhe一noliccomP0unds，1981(53):1809一1813.MORGANDM，WEBERSG.PETERC，Noiseandslgna12toZnoiseratioineleCtr0Che现iC81deteCtorS.AnalChem.，1984(56):2560一2567.【8]冯德荣.生物传感器的研究现状和发展方向[J].山东科学，1999，12(4):1一6.[9】姚赞，文孟良.生物传感器的发展与市场化[J].传感器技术，1999，18(2):1一3.【10]冯德荣，尚雪芹.适用于发酵生产过程的SBA一40型谷氨酸葡萄糖双功能分析仪的研制[J].食品与发酵工业，1993(4):33一37.【11]冯德荣，朱思荣.SBA一60型四电极生物传感分析系统的研制【J].山东科学，1998，11(2):45一49.【12]王晓辉，白志辉，孙裕生，等.硫化物微生物传感器的研制与应用【J].分析试验室，2000，19(3):83一86.[13]Nak习muraH.PhOSPhatelond日比n朴inationinwaterfordrinkingu纽ng玩osensors[J].Bunse址kagaku，2001，50(8):581一582.【14]FENG块Zro呀.BiosensorsandthelraPPlicationinthePeoPle’sRe一PublicofBioseflS0rs，ChinalJ].Advancesln1999，289一313.【15)韩树波，郭光美，李新，等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[Jl.华夏医学，2000，63(2):49一52.SC!ENCE&TECHNOLOGYINFORMAT!ON

２００８年第２７卷第６期　传感器与微系统（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ　ａｎｄ　Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）　５　

细胞传感器的研究进展　

张玉萍　，肖忠党　

（１．东南大学生物医学工程学院生物电子学国家重点实验室，江苏南京２１００９６；　２．东南大学物理系。江苏南京２１００９６）　

摘要：细胞传感器是生物传感器研究中的一个热点，它利用活细胞作为研究对象或敏感元件，通过信　号的转换检测细胞的功能信息和待测物的性质。细胞传感器在细胞电生理与药物分析等方面有广泛的应　用。综述了细胞传感器的研究方法、应用领域和研究进展；对细胞传感器的发展方向做出展望。　关键词：细胞传感器；转换器；细胞功能信息　中图分类号：Ｑ８１９　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－－９７８７（２００８）０６－－０００５－－０４　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇ￣　。　ｆｌｌ　ｂａｓｅｄ　ｓｅｎｓｏｒＲｅｓｅａｒｃｈ　Ｒｒｅｓｓ　ｉｎ　ｃｅｌｌ－Ｄａ　

ＺＨＡＮＧ　Ｙｕ．ｐｉｎｇ　ｔ＿．ＸＩＡＯ　Ｚｈｏｎｇ．ｄａｎｇ　

（１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｌｌ—ｂａｓｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ｈａｓ　ｒｅｃｅｎｔｌｙ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｈｏｔｓｐｏｔ　ｏｆ　ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ．Ｔａｋｉｎｇ　ｌｉｖｉｎｇ　ｃｅｌｌ　ａｓ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ，ｃｅｌｌ—ｂａｓｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ｃａｎ　ｄｅｔｅｃｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｅｌｌｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｎａｔｕｒｅ　ｏｆ　ａｎａｌｙｔ　ｂｙ　ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　ｏｆ　ｓｉｇｎａｌｓ．Ｃｅｌｌ—ｂａｓｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｅｌｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，ｄｒｕｇｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｆｉｅｌｄｓ　ｏｆ　ｃｅｌｌ—ｂａｓｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ｉｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｅｌｌ—ｂａｓｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ；ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｃｅｌｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ