Биологическая сигнализация в торговом здании округа Минси.

Определение и основные принципы биосигнализации

Биологическая сигнализация - это устройство мониторинга, которое преобразует биологические сигналы в идентифицируемые электрические или оптические сигналы на основе чувствительных реакций организма (или его активных компонентов) на конкретные загрязнители окружающей среды, патогены или биологические угрозы. Его основной принцип заключается в использовании биомолекул (например, ферментов, антител, нуклеиновых кислот), клеток, тканей или всего организма (например, микроорганизмов, водорослей, мелких животных) в качестве биометрических элементов, которые могут вызвать изменения в биологической активности, физиологических показателях или метаболитах при специфическом взаимодействии между целевым анализатором и идентификационным элементом (например, связывание, подавление, метаболические изменения и т. Д.), которые преобразуются датчиками в количественные или качественные результаты обнаружения для достижения быстрого предупреждения о целевом веществе.Биологическая сигнализация в торговом здании округа Минси.

II. Ключевые компоненты биологических сигнализаторов

1. Биометрические элементы

омолекулярный элемент:: Такие ферменты, как ферменты (например, ацетилэстераза для обнаружения фосфорорганических пестицидов), антитела (для иммуноидентификации патогенов или токсинов), адаптеры (связывающие целевые молекулы с помощью специфичности сворачивания нуклеиновых кислот) и т. Д. Высокая специфичность и чувствительность.

оКлетки/Элемент организационного уровня:: Микробы (которые используют свои метаболические изменения активности для обнаружения токсичных веществ), клетки млекопитающих (которые выражают флуоресцентные белки, реагирующие на конкретные стимулы посредством редактирования генов), ткани растений (например, флуоресцентная реакция водорослей на ионы тяжелых металлов) и т. Д. Могут имитировать общий токсический эффект организма.

оБиологический интегральный элемент:: Модельные организмы, такие как Xiuxii скрытые нематоды, зебры и другие, отражают экологическое принуждение, наблюдая за их поведенческими изменениями (такими как аномалии движения, смертность) или физиологическими показателями (такими как частота сердечных сокращений, интенсивность флуоресценции).

2. Модуль преобразования сигналов (датчик)

Биологические сигналы, генерируемые биометрическими элементами (например, электрохимические, оптические, тепловые, качественные), преобразуются в физические сигналы. Общие виды включают:

оЭлектрохимический датчик:: Количественный анализ путем обнаружения переноса электронов в биологических реакциях (например, электрического тока, генерируемого каталитической реакцией фермента) для быстрого обнаружения на месте.

оОптический датчик:: на основе флуоресценции, колориметрии, поверхностного плазменного резонанса (СПРТакие принципы, как иммунофлуоресценция для обнаружения патогенов, имеют преимущества высокой чувствительности и визуализации.

опьезоэлектрический датчик:: Изменение частоты вибрации кристаллов давления с использованием изменений массы, вызванных связыванием биомолекул, подходит для обнаружения микровеществ.

3. Система обработки и вывода сигналов

Включает модули усиления сигнала, сбора данных, анализа и отображения, усиливает слабый сигнал, выводимый датчиком, и преобразует его в цифровой сигнал через схему или чип, в конечном итоге представляя результаты в виде числовых значений, изображений или сигналов тревоги, некоторые устройства могут подключаться к Интернету вещей для достижения удаленного мониторинга.Биологическая сигнализация в торговом здании округа Минси.

III. Основные области применения

1. Экологический мониторинг

оБезопасность качества воды:: Обнаружение ионов тяжелых металлов (например, ртути, свинца), остатков пестицидов (например, органического фосфора), промышленных загрязнителей и быстрая оценка токсичности качества воды с использованием токсичных реакций водорослей или микроорганизмов.

оКачество воздухаМониторинг летучих органических веществ с помощью биологических датчиков (ЛОСФормальдегид, диоксид серы и так далее, например, биологические чипы на основе растительных клеток предупреждают о загрязнении воздуха в режиме реального времени.

оЗагрязнение почвыОценка стойких органических загрязнителей в почве с использованием изменений метаболической активности почвенных микроорганизмовСОЗ) Концентрация.

2. Здравоохранение и продовольственная безопасность

оОбнаружение патогенов:: Если биодатчики на основе антител быстро обнаруживают патогенные микроорганизмы пищевого происхождения (кишечная палочка, сальмонелла) или вирусы (вирусы гриппа), время ответа может быть сокращено до10 - 30Минут.

оТоксиновое предупреждение:: Обнаружение биологических токсинов в пищевых продуктах (например, афлатоксина, ботулинического токсина), химических токсинов для обеспечения безопасности пищевых продуктов.

оМониторинг профессионального воздействия:: Для химических заводов, лабораторий и других мест, мониторинга вредных газов в режиме реального времени (например, аммиака, хлора), защиты здоровья персонала.

3. Биобезопасность и оборона

оОбнаружение боевых биологических агентов:: Быстрая идентификация биологических факторов, таких как Bacillus anthracis и вирус оспы, и портативные устройства, основанные на адаптерах нуклеиновой кислоты или иммунных датчиках, могут быть развернуты на полебоя или в общественных местах.

оРаннее предупреждение о биологических угрозах:: Раннее предупреждение о биологических атаках или крупномасштабных вспышках инфекционных заболеваний путем мониторинга аномальных изменений микробного сообщества в воздухе или воде.

4. Медицинская диагностика

оМгновенное обнаружение (ПОКТ):: (Электрохимический датчик на основе оксидазы глюкозы), бумага для тестирования антигенов новой короны (иммунохроматография) для достижения быстрой диагностики рядом с кроватью.

оМониторинг маркеров заболеваний:: Обнаружение опухолевых маркеров в крови или слюне (например, раковых эмбриональных антигенов)ЦЭА), антитела к вирусу, который помогает раннему скринингу заболевания.

5. Сельское хозяйство и пищевая промышленность

оБезопасность сельскохозяйственных культур:: Мониторинг загрязняющих веществ в почве или орошаемой воде, оптимизация среды выращивания; Обнаружение остатков пестицидов и микотоксинов в сельскохозяйственной продукции для обеспечения безопасности цепочки поставок.

оМониторинг процесса ферментации:: Мониторинг метаболитов в микробной ферментации (например, этанола, молочной кислоты) в режиме реального времени, оптимизация эффективности производства.