Mitä ovat biosensorit?

Termi ”biosensori” on lyhenne sanoista ”biologinen sensori”. Laite koostuu anturista ja biologisesta elementistä, joka voi olla entsyymi, vasta-aine tai nukleiinihappo. Bioelementti on vuorovaikutuksessa testattavan analyytin kanssa, ja biologinen vaste muunnetaan sähköiseksi signaaliksi anturissa. Biosensorit tunnetaan sovelluksesta riippuen myös nimillä immunosensorit, optrodit, resonanssipeilit, kemialliset kanarit, biosirut, glukometrit ja biotietokoneet. Yleisesti mainittu biosensorin määritelmä on:

”Kemiallinen anturilaite, jossa biologisesti johdettu tunnistus on kytketty muuntajaan, jotta jonkin monimutkaisen biokemiallisen parametrin kvantitatiivinen kehittäminen on mahdollista.”

Biosensorin osat

Jokaiseen biosensoriin kuuluu:

• biologinen komponentti, joka toimii anturina
• elektroninen komponentti, joka havaitsee ja lähettää signaalin

Biosensorielementit

Biosensorielementtinä biosensorissa voidaan käyttää erilaisia aineita. Esimerkkejä näistä ovat:

• Nukleiinihapot
• Proteiinit, mukaan lukien entsyymit ja vasta-aineet. Vasta-aineisiin perustuvia biosensoreita kutsutaan myös immunosensoreiksi.
• Kasviproteiinit tai lektiinit
• Kompleksiset materiaalit, kuten kudosviipaleet, mikro-organismit ja organellit

Signaali, joka syntyy, kun sensori vuorovaikuttaa analyytin kanssa, voi olla sähköinen, optinen tai terminen. Se muunnetaan sitten sopivan muuntimen avulla mitattavaksi sähköiseksi parametriksi – yleensä virraksi tai jännitteeksi.

Sovellukset

Biosensorianturit ovat yhä kehittyneempiä, mikä johtuu pääasiassa kahden tekniikan alan, mikroelektroniikan ja biotekniikan, edistyksen yhdistelmästä. Biosensorit ovat erittäin arvokkaita laitteita, joilla voidaan mitata monenlaisia analyyttejä, kuten orgaanisia yhdisteitä, kaasuja, ioneja ja bakteereja.

Biosensoreiden historia

Ensimmäisen kokeen, joka merkitsi biosensoreiden syntyä, suoritti Leland C. Clark. Clark käytti kokeessaan platinaelektrodeja (Pt) hapen havaitsemiseen. Hän sijoitti glukoosioksidaasi-entsyymin (GOD) hyvin lähelle platinan pintaa vangitsemalla sen elektrodeja vasten dialyysikalvon palalla. Entsyymin aktiivisuus muuttui ympäröivän happipitoisuuden mukaan. Glukoosi reagoi glukoosioksidaasin (GOD) kanssa glukonihapoksi ja tuottaa kaksi elektronia ja kaksi protonia, jolloin GOD pelkistyy. Pelkistynyt GOD, elektronit, protonit ja ympäröivä happi reagoivat keskenään muodostaen vetyperoksidia ja hapettunutta GOD:ia (alkuperäistä muotoa), jolloin GOD:ia on enemmän käytettävissä glukoosin reagoimiseksi sen kanssa. Mitä suurempi glukoosipitoisuus on, sitä enemmän happea kuluu ja mitä pienempi glukoosipitoisuus on, sitä enemmän vetyperoksidia syntyy. Tämä tarkoittaa, että glukoosipitoisuuden määrittämiseksi voidaan mitata joko vetyperoksidin lisääntyminen tai hapen väheneminen.

Lisälukemista

• Kaikki biosensoreiden sisältö
• Biosensoreiden sovellukset
• Biosensoreiden periaatteet
• Biosensorit ja elintarviketeollisuus
• Biosensoreiden pintakiinnitys

.