Co to są Biosensory?

Termin „biosensor” jest skrótem od „czujnik biologiczny”. Urządzenie składa się z przetwornika i elementu biologicznego, którym może być enzym, przeciwciało lub kwas nukleinowy. Biopierwiastek wchodzi w interakcję z badanym analitem, a odpowiedź biologiczna jest przekształcana przez przetwornik w sygnał elektryczny. W zależności od konkretnego zastosowania, biosensory znane są również jako immunosensory, optrody, lustra rezonansowe, kanarki chemiczne, biochipy, glukometry i biokomputery. Powszechnie przytaczana definicja biosensora to:

„Urządzenie do wykrywania substancji chemicznych, w którym rozpoznanie pochodzenia biologicznego jest sprzężone z przetwornikiem, w celu umożliwienia ilościowego określenia jakiegoś złożonego parametru biochemicznego.”

Części biosensora

Każdy biosensor składa się z:

• Komponentu biologicznego, który działa jako czujnik
• Komponentu elektronicznego, który wykrywa i przekazuje sygnał

Elementy biosensora

Jako biopierwiastek w biosensorze mogą być stosowane różne substancje. Przykłady obejmują:

• Kwasy nukleinowe
• Białka, w tym enzymy i przeciwciała. Biosensory oparte na przeciwciałach są również nazywane immunosensorami.
• Białka roślinne lub lektyny
• Materiały złożone, takie jak plastry tkanek, mikroorganizmy i organelle

Sygnał generowany podczas interakcji czujnika z analitem może być elektryczny, optyczny lub termiczny. Jest on następnie przekształcany za pomocą odpowiedniego przetwornika w mierzalny parametr elektryczny – zwykle prąd lub napięcie.

Zastosowanie

Sondy biosensorowe stają się coraz bardziej wyrafinowane, głównie dzięki połączeniu postępu w dwóch dziedzinach technologicznych: mikroelektronice i biotechnologii. Biosensory są bardzo wartościowymi urządzeniami do pomiaru szerokiego spektrum analitów, w tym związków organicznych, gazów, jonów i bakterii.

Historia biosensorów

Pierwszy eksperyment, który wyznaczył początek biosensorów został przeprowadzony przez Lelanda C. Clarka. W swoim eksperymencie Clark użył elektrod platynowych (Pt) do wykrywania tlenu. Umieścił on enzym oksydazę glukozy (GOD) bardzo blisko powierzchni platyny poprzez uwięzienie go przy elektrodach za pomocą kawałka membrany dializacyjnej. Aktywność enzymu była modyfikowana w zależności od stężenia tlenu w otoczeniu. Glukoza reaguje z oksydazą glukozy (GOD), dając kwas glukonowy i produkując dwa elektrony i dwa protony, redukując w ten sposób GOD. Zredukowany BÓG, elektrony, protony i otaczający tlen reagują, dając nadtlenek wodoru i utleniony BÓG (pierwotna forma), dzięki czemu więcej BOG jest dostępne dla większej ilości glukozy, z którą może reagować. Im wyższa zawartość glukozy, tym więcej tlenu jest zużywane, a im niższa zawartość glukozy, tym więcej nadtlenku wodoru jest produkowane. Oznacza to, że albo wzrost nadtlenku wodoru, albo spadek ilości tlenu może być mierzony w celu wskazania stężenia glukozy.

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące biosensorów
• Zastosowania biosensorów
• Zasady działania biosensorów
• Biosensory i przemysł spożywczy
• Przyczepianie elementów biologicznych do powierzchni

.