随着人民生活水平的不断提高，个人医疗保健，生活质量开始受到越来越多的关注。大家对于健康和疾病的认识从"重治"转为"重防"，疾病的诊断策略将会不断从从事后检测转变为事前预防，向现代医学模式前进，即4P医学模式：预防（Preventive）、预测（Predictive）、个体化（Personalized）和参与（Participatory）。该模式下，重在强调疾病的早期诊断和早期预防[1?2]。对疾病或亚健康状态的早期检测或预防离不开先进的医疗手段和设备，尤其是先进的检测设备离不开核心技术传感器的应用，电子传感器的发展日新月异发展，正在极大的催生加快以预防和预测医学为模式的现代医学发展。本文对生物传感器在现代医学和未来生活中的发展应用进行了畅想，一方面试图为生物传感器技术研究者的提供创新灵感和探索鼓励，另一方面试图强调生物传感器在现代和未来中的医疗中的重要作用。进一步加强生物传感器的开发和研究，不仅对新型医疗设备开发具有重要的作用，同样对未来医疗的模式，改善人民身体健康状况，提高生活质量具有重要的意义。

　　1生物传感器的概述和进展

　　生物传感器（Biosensor）是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂的体系中进行在线连续监测，特别是它的高度自动化、微型化与集成化的特点，使其在近几十年获得蓬勃而迅速的发展。生物传感器一般是指可将待检生物浓度、生物量转换为电信号并输出的仪器。通常是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能结构器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等）及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器主要用于临床诊断检查、治疗时实施监控、发酵工业、食品工业、环境和机器人等方面[3]。1967年S.J.乌普迪克等制出了第一个生物传感器用于血液中葡萄糖浓度检测，它用酶分解血糖[4]。在这个过程中电子转移到电极上，从而可以测量血糖的浓度。此后，Kramerr等人研究的光纤生物传感器可以在几分钟内检测出食物中的病原体（如大肠杆菌0157.H7），而传统的方法则需要几天。生物传感器研究的标志性事件是：1985年"生物传感器"国际刊物在英国创刊；1987年生物传感器经典著作在牛津出版社出版；1990年首届世界生物传感器学术大会在新加坡召开，并且确定以后每隔二年召开一次。

　　20世纪90年代以来，纳米技术的介入为生物传感器的发展提供了新的活力，并已取得了突破性的进展。DNA传感器是目前生物传感器中报道最多的一种，用于临床疾病诊断是DNA传感器的最大优势，它可以帮助医生从DNA，RNA、蛋白质及其相互作用层次上了解疾病的发生、发展过程，有助于对疾病的及时诊断和治疗。此外，进行药物检测也是DNA传感器的一大亮点[5]。Brabec等人利用DNA传感器研究了常用铂类抗癌药物的作用机理并测定了血液中该类药物的浓度。目前人们正在将具有分化潜能的干细胞变成特定的细胞用于组织工程或医疗领域，而新的纳米生物传感器能监测转录因子的活动，因此可确保干细胞被正确地重新编程[6]。除上述的DNA核酸传感器外，目前还有免疫传感器、酶传感器、组织和全细胞传感器、用于生物传感器的天然与合成受体、新的信号转导技术、系统整合/蛋白质组学/单细胞分析、生物电化学/生物燃料/微分析系统、商业发展和市场。单分子/细胞分析生物传感器由于它们良好的发展态势及在生命科学研究中也被人们越来越重视[7?8]。

　　2现代传感器技术有可能增强人们的眼、耳等感官功能

　　纳米科技、微电子技术、实时通讯、检测技术网络化及云端运算等技术的发展和进步，使得人们能够研制出微型、高成本效益及智能的生理传感器结点。2011年，意法半导体公司推出了自己的未来传感系统技术（Cyborg），包括传感器和微机电系统（MEMS）以及惯性模块评估板（iNEMO），其采用先进的滤波及预测软件采用精密的算法，能够整合多个MEMS传感器的输出数据，研制人员利用这一科技有可能弥补并加强人们的眼、耳、肺、心、脑等人体感官功能，让其更灵敏、准确，甚至可帮助大脑对外部数据的加工判断更加系统快速。此外，已经有报道一个创新的可穿戴的健康监控系统WBAN，这一类似带上"帽子"就能监控体温、血压甚至代谢等信息参数，同时帮助那些在视觉、听觉等有障碍人群获得信息，该传感系统的技术核心采用了IEEE802.15.4标准规定的一个与医疗传感器体域网络相关的小功率低数据速率无线方案[9]。

　　3新材料让未来医学领域中传感器超微型化成为可能

　　2010年诺贝尔物理学奖授予了石墨烯的杰出创新研究。石墨烯在物理学、化学、信息、能源以及器件制造等领域，都具有巨大的研究价值和应用前景。2004年，英国曼彻斯特大学的物理学教授安德烈·杰姆（AndreGeim）和他的学生克斯特亚·诺沃消洛夫（KostyaNovoselov）用简单易行的胶带分离法制备出了石墨。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，把石墨片一分为二，不断重复这样的操作，于是薄片越来越薄，最后得到了仅由一层碳原子构成的薄片，即石墨烯。该材料不仅可用于制造超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料、"太空电梯"缆线、抗菌材料、超微型晶体管、传感器、代替硅用于电子产品、生产未来的超级计算机等。2012年我国科学院上海分院在石墨烯抗菌性、透明电极、生物传感器等方面探索获得的研究结果，引起国内外同行的广泛关注。同时该材料已经显示出了与纳米材料一样的优良特性，让电子传感器超微型结构成为可能，也许有一天，石墨烯可直接实现快速低成本低的基因测序[10]，几个小时就能测定完人类个体的基因序列，从而快速的明确疾病的真实原因。新材料微型化传感器让人们相信未来的疾病早期诊断和预防不再困难，而有可能早日成为现实[11]。