生物芯片电子系统设计与测试文献综述

 2023-05-11 14:35:31

文献综述

文 献 综 述根据国家卫生部在2020年的调查报告,全球有将近1.5亿的人患有高尿酸血症、糖尿病等持续性代谢疾病,应对代谢病的体外治疗方式可以抑制疾病的扩散,但一直严重影响着患者的生活质量。

国内关于用于检测疾病的电子胶囊在2010年便开始了初步研究[12]。

2015年,研究人员在国际EMBC会议上提出了利用基于细胞的生物传感器,以方便高效地检测海洋毒素[2]。

利用生物传感器实现对特定物质检测的思路逐渐成为热门[4]。

近年来,由于人工合成基因工程的高速发展[7],研究者们提出了一种基于人工合成基因和集成电路构建的基因细胞生物传感器,因为其可被植入体内进行隐性治疗,并且能够精准反应疾病的状态,让患者能提前针对疾病做出应对措施,而备受关注。

2018年期间,麻省理工学院Mimee M等人在《Science》上首次公开发表了一种检测胃肠道健康的可植入式血红素敏感的益生菌生物传感器,成功实现了对猪消化道出血的准确诊断,证明生了生物传感器的可应用性[1]。

生物传感器包括合成基因和测量传输装置,其中合成基因由启动因子基因、报告基因和载体细胞构成,由于载体细胞一般是生物大分子物质(如益生菌)组成的活性细胞,因此可被设计用于感知人体环境中特定待测物质的浓度水平[8]。

当生物传感器接触待测物质时,启动子基因被转录,报告基因也被打开,启动因子基因/报告基因复合物被会转录成为信使RNA(mRNA),翻译成为信号蛋白,最终产生可被转化为电信号到的荧光信号[9]荧光信号的强度与物质的浓度成正比。

商用的生物荧光测量装置体积大、功耗高,不满足可植入式要求。

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