Vad är biosensorer?

Termen ”biosensor” är en förkortning för ”biologisk sensor”. Anordningen består av en omvandlare och ett biologiskt element som kan vara ett enzym, en antikropp eller en nukleinsyra. Det biologiska elementet interagerar med den analyt som testas och det biologiska svaret omvandlas till en elektrisk signal av transduktorn. Beroende på deras särskilda tillämpning kallas biosensorer också för immunsensorer, optroder, resonansspeglar, kemiska kanarier, biochips, glukometrar och biodatorer. En vanligt förekommande definition av en biosensor är:

”En kemisk sensor där en biologiskt härledd igenkänning är kopplad till en transducer för att möjliggöra en kvantitativ utveckling av en komplex biokemisk parameter.”

Delar av en biosensor

Alla biosensorer består av:

• En biologisk komponent som fungerar som sensor
• En elektronisk komponent som detekterar och överför signalen

Biosensorelement

En mängd olika ämnen kan användas som bioelement i en biosensor. Exempel på dessa är:

• Nukleinsyror
• Proteiner inklusive enzymer och antikroppar. Antikroppsbaserade biosensorer kallas också immunsensorer.
• Plantproteiner eller lektiner
• Komplexa material som vävnadsskivor, mikroorganismer och organeller

Signalen som genereras när sensorn interagerar med analyten kan vara elektrisk, optisk eller termisk. Den omvandlas sedan med hjälp av en lämplig transducer till en mätbar elektrisk parameter – vanligtvis en ström eller spänning.

Användningar

Biosensorsonder blir alltmer sofistikerade, främst tack vare en kombination av framsteg inom två tekniska områden: mikroelektronik och bioteknik. Biosensorer är mycket värdefulla anordningar för att mäta ett brett spektrum av analyter, inklusive organiska föreningar, gaser, joner och bakterier.

Biosensorernas historia

Det första experimentet som markerar biosensorernas ursprung utfördes av Leland C. Clark. I sitt experiment använde Clark elektroder av platina (Pt) för att upptäcka syre. Han placerade enzymet glukosoxidas (GOD) mycket nära platinaytan genom att fånga det mot elektroderna med en bit dialysmembran. Enzymaktiviteten ändrades beroende på den omgivande syrekoncentrationen. Glukos reagerar med glukosoxidas (GOD) för att ge glukonsyra och producerar två elektroner och två protoner, vilket reducerar GOD. Den reducerade GOD, elektronerna, protonerna och det omgivande syret reagerar alla för att ge väteperoxid och oxiderad GOD (den ursprungliga formen), vilket gör att mer GOD blir tillgänglig för mer glukos att reagera med. Ju högre glukoshalt desto mer syre förbrukas och ju lägre glukoshalt desto mer väteperoxid bildas. Detta innebär att antingen en ökning av väteperoxid eller en minskning av syre kan mätas för att ge en indikation på glukoskoncentrationen.

Fortsatt läsning

• Allt innehåll om biosensorer
• Biosensortillämpningar
• Biosensorprinciper
• Biosensorer och livsmedelsindustrin
• Biosensorers fastsättning på ytan av biologiska element