Ce sunt biosenzorii?

Termenul „biosenzor” este prescurtarea de la „senzor biologic”. Dispozitivul este alcătuit dintr-un traductor și un element biologic care poate fi o enzimă, un anticorp sau un acid nucleic. Elementul biologic interacționează cu analitul testat, iar răspunsul biologic este convertit într-un semnal electric de către transductor. În funcție de aplicația lor specifică, biosenzorii mai sunt cunoscuți și sub numele de imunosenzori, optrozi, oglinzi rezonante, canari chimici, biocipuri, glucometre și biocalculatoare. O definiție frecvent citată a unui biosenzor este:

„Un dispozitiv de detecție chimică în care o recunoaștere de origine biologică este cuplată la un traductor, pentru a permite dezvoltarea cantitativă a unui parametru biochimic complex.”

Părți ale unui biosenzor

Care biosenzor cuprinde:

• O componentă biologică care acționează ca senzor
• O componentă electronică care detectează și transmite semnalul

Elemente biosenzoriale

O varietate de substanțe pot fi folosite ca bioelemente într-un biosenzor. Exemple de acestea includ:

• Acizi nucleici
• Proteine, inclusiv enzime și anticorpi. Biosenzorii pe bază de anticorpi se mai numesc și imunosenzori.
• Proteine vegetale sau lectine
• Materiale complexe precum felii de țesut, microorganisme și organite

Semnalul generat atunci când senzorul interacționează cu analitul poate fi electric, optic sau termic. Acesta este apoi convertit, cu ajutorul unui traductor adecvat, într-un parametru electric măsurabil – de obicei un curent sau o tensiune.

Aplicații

Sondele biosenzoriale devin din ce în ce mai sofisticate, în principal datorită unei combinații de progrese în două domenii tehnologice: microelectronica și biotehnologia. Biosenzorii sunt dispozitive foarte valoroase pentru măsurarea unui spectru larg de analiți, inclusiv compuși organici, gaze, ioni și bacterii.

Istoria biosenzorilor

Primul experiment care a marcat originea biosenzorilor a fost realizat de Leland C. Clark. Pentru experimentul său, Clark a folosit electrozi de platină (Pt) pentru a detecta oxigenul. El a plasat enzima glucoză-oxidază (GOD) foarte aproape de suprafața platinei, prinzând-o împotriva electrozilor cu o bucată de membrană de dializă. Activitatea enzimei a fost modificată în funcție de concentrația de oxigen din jur. Glucoza reacționează cu glucoza oxidază (GOD) pentru a da acid gluconic și produce doi electroni și doi protoni, reducând astfel GOD. GOD redus, electronii, protonii și oxigenul din jur reacționează pentru a da peroxid de hidrogen și GOD oxidat (forma originală), făcând astfel mai mult GOD disponibil pentru ca mai multă glucoză să reacționeze cu acesta. Cu cât conținutul de glucoză este mai mare, cu atât se consumă mai mult oxigen, iar cu cât conținutul de glucoză este mai mic, cu atât se produce mai mult peroxid de hidrogen. Aceasta înseamnă că se poate măsura fie o creștere a peroxidului de hidrogen, fie o scădere a oxigenului pentru a oferi o indicație a concentrației de glucoză.

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile despre biosenzori
• Aplicații ale biosenzorilor
• Principii ale biosenzorilor
• Biosenzori și industria alimentară
• Fixarea pe suprafață a elementelor biologice