Hvad er biosensorer?

Tegnet “biosensor” er en forkortelse for “biologisk sensor”. Enheden består af en transducer og et biologisk element, som kan være et enzym, et antistof eller en nukleinsyre. Det biologiske element interagerer med den analysand, der testes, og det biologiske respons omdannes til et elektrisk signal af transduceren. Afhængigt af deres særlige anvendelse er biosensorer også kendt som immunosensorer, optroder, resonansspejle, kemiske kanarier, biochips, glucometre og biocomputere. En almindeligt citeret definition af en biosensor er:

“En kemisk sensorenhed, hvor en biologisk afledt genkendelse er koblet til en transducer for at muliggøre kvantitativ udvikling af en kompleks biokemisk parameter.”

Dele af en biosensor

Hver biosensor omfatter:

• En biologisk komponent, der fungerer som sensor
• En elektronisk komponent, der registrerer og transmitterer signalet

Biosensorelementer

En række forskellige stoffer kan anvendes som bioelementet i en biosensor. Eksempler på disse omfatter:

• Nukleinsyrer
• Proteiner, herunder enzymer og antistoffer. Biosensorer baseret på antistoffer kaldes også immunosensorer.
• Planterproteiner eller lektiner
• Komplekse materialer som vævsskiver, mikroorganismer og organeller

Det signal, der genereres, når sensoren interagerer med analysanden, kan være elektrisk, optisk eller termisk. Det omdannes derefter ved hjælp af en egnet transducer til en målbar elektrisk parameter – normalt en strøm eller spænding.

Anvendelser

Biosensor-sonder bliver stadig mere sofistikerede, hovedsagelig på grund af en kombination af fremskridt inden for to teknologiske områder: mikroelektronik og bioteknologi. Biosensorer er meget værdifulde anordninger til måling af et bredt spektrum af analyter, herunder organiske forbindelser, gasser, ioner og bakterier.

Biosensorers historie

Det første forsøg, der markerer biosensorernes oprindelse, blev udført af Leland C. Clark. I sit eksperiment brugte Clark platin (Pt)-elektroder til at detektere ilt. Han placerede enzymet glucoseoxidase (GOD) meget tæt på platinets overflade ved at fange det mod elektroderne med et stykke dialysemembran. Enzymaktiviteten blev ændret i takt med den omgivende iltkoncentration. Glukose reagerer med glukoseoxidase (GOD) til gluconsyre og producerer to elektroner og to protoner og reducerer derved GOD. Den reducerede GOD, elektronerne, protonerne og den omgivende ilt reagerer alle sammen for at give hydrogenperoxid og oxideret GOD (den oprindelige form), hvorved der bliver mere GOD til rådighed for mere glukose til at reagere med. Jo højere glukoseindholdet er, jo mere ilt forbruges der, og jo lavere glukoseindholdet er, jo mere hydrogenperoxid dannes der. Det betyder, at enten en stigning i hydrogenperoxid eller et fald i iltindholdet kan måles for at give en indikation af glukosekoncentrationen.

Videre læsning

• Alt indhold om biosensorer
• Biosensoranvendelser
• Biosensorprincipper
• Biosensorer og fødevareindustrien
• Overfladetilhæftning af biologiske elementer