Wat zijn biosensoren?

De term “biosensor” is een afkorting van “biologische sensor”. Het apparaat bestaat uit een omvormer en een biologisch element dat een enzym, een antilichaam of een nucleïnezuur kan zijn. Het bio-element staat in wisselwerking met de te testen analyt en de biologische reactie wordt door de omvormer omgezet in een elektrisch signaal. Afhankelijk van hun specifieke toepassing worden biosensoren ook wel immunosensoren, optroden, resonantiespiegels, chemische kanaries, biochips, glucometers en biocomputers genoemd. Een vaak geciteerde definitie van een biosensor is:

“Een chemisch detectieapparaat waarin een biologisch afgeleide herkenning is gekoppeld aan een transducer, om de kwantitatieve ontwikkeling van een of andere complexe biochemische parameter mogelijk te maken.”

Delen van een biosensor

Elke biosensor bestaat uit:

• Een biologisch bestanddeel dat als sensor fungeert
• Een elektronisch bestanddeel dat het signaal detecteert en doorgeeft

Biosensorelementen

Er kan een verscheidenheid aan stoffen worden gebruikt als het bio-element in een biosensor. Voorbeelden hiervan zijn:

• Nucleïnezuren
• Proteïnen met inbegrip van enzymen en antilichamen. Biosensoren op basis van antilichamen worden ook wel immunosensoren genoemd.
• Plantenproteïnen of lectines
• Complexe materialen zoals weefselplakjes, micro-organismen en organellen

Het signaal dat wordt opgewekt wanneer de sensor in wisselwerking treedt met de analyt, kan elektrisch, optisch of thermisch zijn. Het wordt dan door middel van een geschikte omvormer omgezet in een meetbare elektrische parameter – gewoonlijk een stroom of spanning.

Toepassingen

Biosensor-sondes worden steeds verfijnder, voornamelijk door een combinatie van vorderingen op twee technologische gebieden: micro-elektronica en biotechnologie. Biosensoren zijn zeer waardevolle apparaten voor het meten van een breed spectrum van analyten, waaronder organische verbindingen, gassen, ionen en bacteriën.

Geschiedenis van biosensoren

Het eerste experiment dat de oorsprong van biosensoren markeert, werd uitgevoerd door Leland C. Clark. Voor zijn experiment gebruikte Clark platina (Pt) elektroden om zuurstof te detecteren. Hij plaatste het enzym glucose oxidase (GOD) zeer dicht bij het oppervlak van het platina door het met een stukje dialysemembraan tegen de elektroden te klemmen. De enzymactiviteit werd gewijzigd naar gelang van de zuurstofconcentratie in de omgeving. Glucose reageert met glucoseoxidase (GOD) om gluconzuur te geven en produceert twee elektronen en twee protonen, waardoor GOD wordt gereduceerd. Het gereduceerde GOD, de elektronen, protonen en de omringende zuurstof reageren allemaal om waterstofperoxide en geoxideerd GOD (de oorspronkelijke vorm) te geven, waardoor meer GOD beschikbaar komt voor meer glucose om mee te reageren. Hoe hoger het glucosegehalte, hoe meer zuurstof er wordt verbruikt en hoe lager het glucosegehalte, hoe meer waterstofperoxide er wordt geproduceerd. Dit betekent dat ofwel een toename van waterstofperoxide ofwel een afname van zuurstof kan worden gemeten om een indicatie te geven van de glucoseconcentratie.

Verder lezen

• Alle biosensorinhoud
• Biosensortoepassingen
• Biosensorprincipes
• Biosensoren en voedingsindustrie
• Oppervlaktebevestiging van biologische elementen