Cosa sono i biosensori?

Il termine “biosensore” è l’abbreviazione di “sensore biologico”. Il dispositivo è composto da un trasduttore e un elemento biologico che può essere un enzima, un anticorpo o un acido nucleico. Il bioelemento interagisce con l’analita da analizzare e la risposta biologica viene convertita in un segnale elettrico dal trasduttore. A seconda della loro particolare applicazione, i biosensori sono noti anche come immunosensori, optrodi, specchi risonanti, canarini chimici, biochip, glucometri e biocomputer. Una definizione comunemente citata di un biosensore è:

“Un dispositivo di rilevamento chimico in cui un riconoscimento biologicamente derivato è accoppiato a un trasduttore, per consentire lo sviluppo quantitativo di qualche parametro biochimico complesso.”

Parti di un biosensore

Ogni biosensore comprende:

• Un componente biologico che funge da sensore
• Un componente elettronico che rileva e trasmette il segnale

Elementi biosensoriali

Una varietà di sostanze può essere usata come bioelemento in un biosensore. Esempi di queste includono:

• Acidi nucleici
• Proteine inclusi enzimi e anticorpi. I biosensori basati su anticorpi sono anche chiamati immunosensori.
• Proteine vegetali o lectine
• Materiali complessi come fette di tessuto, microorganismi e organelli

Il segnale generato quando il sensore interagisce con l’analita può essere elettrico, ottico o termico. Viene poi convertito per mezzo di un trasduttore adatto in un parametro elettrico misurabile – di solito una corrente o una tensione.

Applicazioni

Le sonde biosensoriali stanno diventando sempre più sofisticate, principalmente grazie alla combinazione dei progressi in due campi tecnologici: microelettronica e biotecnologia. I biosensori sono dispositivi di grande valore per misurare un ampio spettro di analiti tra cui composti organici, gas, ioni e batteri.

Storia dei biosensori

Il primo esperimento che segna l’origine dei biosensori fu condotto da Leland C. Clark. Per il suo esperimento, Clark usò elettrodi di platino (Pt) per rilevare l’ossigeno. Ha posto l’enzima glucosio ossidasi (GOD) molto vicino alla superficie del platino intrappolandolo contro gli elettrodi con un pezzo di membrana da dialisi. L’attività dell’enzima si modificava in funzione della concentrazione di ossigeno circostante. Il glucosio reagisce con la glucosio ossidasi (GOD) per dare acido gluconico e produce due elettroni e due protoni, riducendo così GOD. Il GOD ridotto, gli elettroni, i protoni e l’ossigeno circostante reagiscono tutti per dare perossido di idrogeno e GOD ossidato (la forma originale), rendendo quindi più GOD disponibile per più glucosio con cui reagire. Più alto è il contenuto di glucosio, più ossigeno viene consumato e più basso è il contenuto di glucosio, più perossido di idrogeno viene prodotto. Ciò significa che un aumento del perossido di idrogeno o una diminuzione dell’ossigeno possono essere misurati per dare un’indicazione della concentrazione di glucosio.

Altre letture

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