微悬臂梁生化传感器在液体环境中的应用

   近年来，生化传感器中加入了新型的微悬臂梁装置，不仅为生化传感器中的集成、便捷功能提供了前提条件，微悬臂梁生化传感器还有可能发展成为高灵敏度探测识别多种分子的检测仪器。微悬臂梁作为一门新兴的生化传感器技术，具有体积小、灵敏度好、响应速度快以及较易集成等优点，因此在液体环境中发挥着极大地作用而得到广泛应用。
    生化传感器是由分子敏感成与物理换能器两种要素组成、利用识别元件检测化学分子数量和活性的装置。当生化传感器中加入了微悬臂梁这种新型微机电装置后，使生化传感器具备了高集成、便捷式等特点，使其敏感度增加、检测能力得到增强。微悬臂梁生化传感器涉及了诸多方面如基因组学、环境检测、药物筛选以及临床诊断等，应用性强。接下来将来探讨微悬臂梁生化传感器在液体环境中的应用。
    1.微悬臂梁生化传感器在液体环境中的工作模式
    1.1 工作模式
    微悬臂梁通过表面上分子吸附或者是分子识别的发生来进行悬臂的弯曲与共振，根据各种信号读出方式的具体特点，微悬臂梁生化传感器可以分别利用静态模式或者是动态模式两种方式来分别对悬臂弯曲和悬臂共振频率这两个物理量进行检测。运用静态模式对微悬臂梁生化传感器悬臂弯曲进行检测，微悬臂梁表面的分子之间会发生相互作用力，致使悬臂反应面与非反应面之间产生应力差，进而微悬臂梁的悬臂产生弯曲与共振，最后根据悬臂弯曲程度的检测结果来分析出相关的物浓度与相互作用性质等数据信息。运用动态模式对微悬臂梁生化传感器悬臂共振频率进行检测，使待测物与微悬臂梁便面进行结合，加大微悬臂梁的质量值，微悬臂梁的悬臂共振率便会降低，最后根据悬臂的共振率的检测结果来分析出吸附物的质量数据信息。
    1.2 信号读出方式
    微悬臂梁生化传感器具备一套完整的可以将微悬臂梁相关信息的变化实时输出的信号检测系统，现阶段主要的信号读出方法有两种，即光学方法和电学方法，对于静态模式或者是动态模式两种方式，光学方法均适用，而电学方法中的电容式与压阻式大多数应用于静态模式，压电式大多数应用于动态模式。光学方法中的光学杠杆能够利用悬臂的光斑信息数据分析出悬臂的弯曲程度，这种测量方式便捷、准确度高，应用广泛。
电学方法中的压阻式是最具潜力的检测方式之一，发展前景广阔。压阻式检测方法通过在微悬臂梁中集成压阻材料，经过专业电桥将悬臂弯曲的数据信息直接转换成电信号，预防光学读取设备的情况发生，具有便捷的优势。压阻式检测方式成功应用的例子有：SniffEx手持式爆炸物检测器，压阻式检测方式的缺陷在于灵敏度相对较弱。
    2.微悬臂梁生化传感器在液体环境中的应用
    微悬臂梁生化作为一门新兴的生化传感器技术，具有体积小、灵敏度好、响应速度快以及较易集成等优点，微悬臂梁生化传感器涉及了诸多方面如基因组学、环境检测、药物筛选以及临床诊断等，应用性强，因此在液体环境中发挥着极大地作用而得到广泛应用。
    2.1 离子与小分子的检测
    经过大量的实验研究表明，微悬臂梁表面修饰端基为磷酸盐或Ｎ，Ｎ－二乙基乙酰胺的硫醇自组膜后，对阳离子的检测限度已经达到了很低的极限。除此之外，利用类似于上述自组装的方法在流动池中的检测限度与阳离子的检出限度一致，这充分说明了微悬臂梁生化传感器具有较好的选择性，已成功应用于金属离子的检测中。
    2.2 生物样品的检测
    微悬臂梁作为一门新兴的生化传感器技术应用性强，因此在液体环境中发挥着极大地作用，具有无标记检测、快速高通量分析的能力、高灵敏度和体积小、便捷等方面的潜力。根据研究表明，微悬臂梁生化传感器在液体中检测生物样品的灵敏度在10^-12至10^-15g之间。除此之外，微悬臂梁生化传感器还广泛应用于实时监控生物化学反应的过程，为全面理解纤维素酶解过程提供了理论实践依据。生物样品检测内容涉及较为广泛，如DNA与DNA之间的相互作用检测、蛋白质的检测、细菌检测等，DNA与DNA之间的相互作用检测是微悬臂梁生化传感器检测过程的一个里程碑，微悬臂梁不仅广泛应用于DNA的杂交、解离的研究，还广泛应用于DNA的二级结构研究；悬臂梁生化传感器通过多蛋白质的检测取得了良好的成绩，成为肿瘤疾病早期诊疗最具潜力的检测工具之一；悬臂梁生化传感器的振动模式实现了大肠杆菌单细胞的检测，相关研究还实现了有效捕捉枯草芽孢杆菌的孢子的功能。
    3.微悬臂梁生还传感器在液体环境下的应用前景
    微悬臂梁生化传感器作为一种新型的检测技术，适应了传感器高灵敏度、结构简单、体积小、便捷式等要求具有广泛的适用范围，微悬臂梁生化传感器以其独特的检测方式，与其他传感器形成了很好的互补关系。微悬臂梁生化传感器相较于传统的传感器达到了检测器很低的检测极限，同时生物无标记的检测还达到了与现有技术持平的功能，在药物筛选与医疗诊断方面有很广阔的发展前景。传感器自发展以来，一致朝着高通量、多单元检测的方向努力，而微悬臂梁生化传感器已经很好的完成了这一目标。
    微悬臂梁生化传感器独具特色，实力超强，在生物传感器领域占据了重要的地位，但是要以一个可靠的、高灵敏度的检测平台标准来看，仍然存在着诸多挑战和困难。一方面，微悬臂梁生化传感器处于静态检测模式状态时，要具备成熟的表面修饰方法为受体层均匀建立提供条件，另一方面，缺乏完善规范的理论来指导静态模式微悬臂梁响应，预测结果不具有规范性。因此，微悬臂梁生化传感器在今后的发展过程中要不断地完善和规范相关的检测体系，使微悬臂梁生化传感器技术发展成熟起来。
    4.结束语
    微悬臂梁作为一门新兴的生化传感器技术，在液体环境中发挥着极大地作用而得到广泛应用。微悬臂梁生化传感器涉及了诸多方面如基因组学、环境检测、药物筛选以及临床诊断等，应用性强，因此，微悬臂梁生化传感器在今后的发展过程中要不断地完善和规范相关的检测体系，使微悬臂梁生化传感器技术发展成熟起来。