微懸臂梁生化傳感器在液體環境中的應用

   近年來，生化傳感器中加入了新型的微懸臂梁裝置，不僅為生化傳感器中的集成、便捷功能提供了前提條件，微懸臂梁生化傳感器還有可能發展成為高靈敏度探測識別多種分子的檢測儀器。微懸臂梁作為一門新興的生化傳感器技術，具有體積小、靈敏度好、響應速度快以及較易集成等優點，因此在液體環境中發揮著極大地作用而得到廣泛應用。
    生化傳感器是由分子敏感成與物理換能器兩種要素組成、利用識別元件檢測化學分子數量和活性的裝置。當生化傳感器中加入了微懸臂梁這種新型微機電裝置后，使生化傳感器具備了高集成、便捷式等特點，使其敏感度增加、檢測能力得到增強。微懸臂梁生化傳感器涉及了諸多方面如基因組學、環境檢測、藥物篩選以及臨床診斷等，應用性強。接下來將來探討微懸臂梁生化傳感器在液體環境中的應用。
    1.微懸臂梁生化傳感器在液體環境中的工作模式
    1.1 工作模式
    微懸臂梁通過表面上分子吸附或者是分子識別的發生來進行懸臂的彎曲與共振，根據各種信號讀出方式的具體特點，微懸臂梁生化傳感器可以分別利用靜態模式或者是動態模式兩種方式來分別對懸臂彎曲和懸臂共振頻率這兩個物理量進行檢測。運用靜態模式對微懸臂梁生化傳感器懸臂彎曲進行檢測，微懸臂梁表面的分子之間會發生相互作用力，致使懸臂反應面與非反應面之間產生應力差，進而微懸臂梁的懸臂產生彎曲與共振，最后根據懸臂彎曲程度的檢測結果來分析出相關的物濃度與相互作用性質等數據信息。運用動態模式對微懸臂梁生化傳感器懸臂共振頻率進行檢測，使待測物與微懸臂梁便面進行結合，加大微懸臂梁的質量值，微懸臂梁的懸臂共振率便會降低，最后根據懸臂的共振率的檢測結果來分析出吸附物的質量數據信息。
    1.2 信號讀出方式
    微懸臂梁生化傳感器具備一套完整的可以將微懸臂梁相關信息的變化實時輸出的信號檢測系統，現階段主要的信號讀出方法有兩種，即光學方法和電學方法，對于靜態模式或者是動態模式兩種方式，光學方法均適用，而電學方法中的電容式與壓阻式大多數應用于靜態模式，壓電式大多數應用于動態模式。光學方法中的光學杠桿能夠利用懸臂的光斑信息數據分析出懸臂的彎曲程度，這種測量方式便捷、準確度高，應用廣泛。
電學方法中的壓阻式是最具潛力的檢測方式之一，發展前景廣闊。壓阻式檢測方法通過在微懸臂梁中集成壓阻材料，經過專業電橋將懸臂彎曲的數據信息直接轉換成電信號，預防光學讀取設備的情況發生，具有便捷的優勢。壓阻式檢測方式成功應用的例子有：SniffEx手持式爆炸物檢測器，壓阻式檢測方式的缺陷在于靈敏度相對較弱。
    2.微懸臂梁生化傳感器在液體環境中的應用
    微懸臂梁生化作為一門新興的生化傳感器技術，具有體積小、靈敏度好、響應速度快以及較易集成等優點，微懸臂梁生化傳感器涉及了諸多方面如基因組學、環境檢測、藥物篩選以及臨床診斷等，應用性強，因此在液體環境中發揮著極大地作用而得到廣泛應用。
    2.1 離子與小分子的檢測
    經過大量的實驗研究表明，微懸臂梁表面修飾端基為磷酸鹽或Ｎ，Ｎ－二乙基乙酰胺的硫醇自組膜后，對陽離子的檢測限度已經達到了很低的極限。除此之外，利用類似于上述自組裝的方法在流動池中的檢測限度與陽離子的檢出限度一致，這充分說明了微懸臂梁生化傳感器具有較好的選擇性，已成功應用于金屬離子的檢測中。
    2.2 生物樣品的檢測
    微懸臂梁作為一門新興的生化傳感器技術應用性強，因此在液體環境中發揮著極大地作用，具有無標記檢測、快速高通量分析的能力、高靈敏度和體積小、便捷等方面的潛力。根據研究表明，微懸臂梁生化傳感器在液體中檢測生物樣品的靈敏度在10^-12至10^-15g之間。除此之外，微懸臂梁生化傳感器還廣泛應用于實時監控生物化學反應的過程，為全面理解纖維素酶解過程提供了理論實踐依據。生物樣品檢測內容涉及較為廣泛，如DNA與DNA之間的相互作用檢測、蛋白質的檢測、細菌檢測等，DNA與DNA之間的相互作用檢測是微懸臂梁生化傳感器檢測過程的一個里程碑，微懸臂梁不僅廣泛應用于DNA的雜交、解離的研究，還廣泛應用于DNA的二級結構研究；懸臂梁生化傳感器通過多蛋白質的檢測取得了良好的成績，成為腫瘤疾病早期診療最具潛力的檢測工具之一；懸臂梁生化傳感器的振動模式實現了大腸桿菌單細胞的檢測，相關研究還實現了有效捕捉枯草芽孢桿菌的孢子的功能。
    3.微懸臂梁生還傳感器在液體環境下的應用前景
    微懸臂梁生化傳感器作為一種新型的檢測技術，適應了傳感器高靈敏度、結構簡單、體積小、便捷式等要求具有廣泛的適用范圍，微懸臂梁生化傳感器以其獨特的檢測方式，與其他傳感器形成了很好的互補關系。微懸臂梁生化傳感器相較于傳統的傳感器達到了檢測器很低的檢測極限，同時生物無標記的檢測還達到了與現有技術持平的功能，在藥物篩選與醫療診斷方面有很廣闊的發展前景。傳感器自發展以來，一致朝著高通量、多單元檢測的方向努力，而微懸臂梁生化傳感器已經很好的完成了這一目標。
    微懸臂梁生化傳感器獨具特色，實力超強，在生物傳感器領域占據了重要的地位，但是要以一個可靠的、高靈敏度的檢測平臺標準來看，仍然存在著諸多挑戰和困難。一方面，微懸臂梁生化傳感器處于靜態檢測模式狀態時，要具備成熟的表面修飾方法為受體層均勻建立提供條件，另一方面，缺乏完善規范的理論來指導靜態模式微懸臂梁響應，預測結果不具有規范性。因此，微懸臂梁生化傳感器在今后的發展過程中要不斷地完善和規范相關的檢測體系，使微懸臂梁生化傳感器技術發展成熟起來。
    4.結束語
    微懸臂梁作為一門新興的生化傳感器技術，在液體環境中發揮著極大地作用而得到廣泛應用。微懸臂梁生化傳感器涉及了諸多方面如基因組學、環境檢測、藥物篩選以及臨床診斷等，應用性強，因此，微懸臂梁生化傳感器在今后的發展過程中要不斷地完善和規范相關的檢測體系，使微懸臂梁生化傳感器技術發展成熟起來。