Primul biosenzor a fost inventat în anul 1950 de biochimistul american „L.L Clark”. Acest biosenzor este utilizat pentru a măsura oxigenul din sânge, iar electrodul utilizat în acest senzor este denumit electrod Clark sau electrod de oxigen. După aceea, un gel cu enzimă de oxidare a glucozei a fost stratificat pe electrodul de oxigen pentru a calcula zahărul din sânge. În mod corespunzător, ureaza enzimatică a fost utilizată cu un electrod care a fost inventat în special pentru ionii NH4 ++ pentru calcularea ureei în fluidele corpului, cum ar fi urina și sângele.
Există trei generații de biosenzori disponibili pe piață. În primul tip de biosenzor, reacția produsului se dispersează la senzor și provoacă reacția electrică. În cel de-al doilea tip, senzorul implică în special mediatori între senzor și răspuns pentru a produce un răspuns mai bun. În cel de-al treilea tip, răspunsul în sine provoacă reacția și niciun mediator nu este implicat direct. Acest articol oferă o prezentare generală a unui biosenzor, funcționarea biosenzorilor, diferite tipuri și aplicațiile sale.
Ce este un biosenzor?
Biosenzorii pot fi definiți ca dispozitive analitice care includ o combinație de elemente de detectare biologică, cum ar fi sistemul de senzori și un traductor. Când comparăm cu orice alt dispozitiv de diagnostic existent în prezent, acești senzori sunt avansate atât în condiții de selectivitate, cât și de sensibilitate. aplicațiile acestor biosenzori includ în principal controlul controlului ecologic al poluării, în domeniul agricol, precum și în industria alimentară. Principalele caracteristici ale biosenzorilor sunt stabilitatea, costul, sensibilitatea și reproductibilitatea.
Componentele principale ale unui biosenzor
diagramă bloc al biosenzorului include trei segmente și anume, senzor, traductor și electroni asociați. În primul segment, senzorul este o parte biologică receptivă, al doilea segment este partea detectorului care modifică semnalul rezultat de la contactul analitului și pentru rezultatele pe care le afișează într-un mod accesibil. Secțiunea finală cuprinde un amplificator care este cunoscut sub numele de circuit de condiționare a semnalului, unitatea de afișare, precum și procesorul.
Principiul de lucru al biosenzorilor
De obicei, o enzimă specifică sau un material biologic preferat este dezactivat prin unele dintre metodele obișnuite, iar materialul biologic dezactivat este aproape de contact cu traductorul. Analitul se conectează la obiectul biologic pentru a forma un analit clar care, la rândul său, dă reacția electronică care poate fi calculată. În unele exemple, analitul este schimbat într-un dispozitiv care poate fi conectat la descărcarea de gaze, căldură, ioni de electroni sau ioni de hidrogen. In acest, traductorul poate modifica dispozitivul conectat convertește în semnale electrice care pot fi schimbate și calculate.
Funcționarea biosenzorilor
Semnalul electric al traductorului este frecvent scăzut și se suprapune pe o linie de bază destul de ridicată. În general, procesarea semnalului include deducerea unui semnal de bază de poziție, obținut de la un traductor legat, fără acoperirea biocatalizatorului.
Caracterul relativ lent al reacției biosenzorului ușurează semnificativ problema filtrării electrice a zgomotului. În această etapă, ieșirea directă va fi un semnal analog, cu toate acestea este modificată în formă digitală și acceptată un microprocesor faza în care informația este progresată, influențată către unitățile preferate și o / p către un magazin de date.
Tipuri de biosenzori
Diferitele tipuri de biosenzori sunt clasificate pe baza dispozitivului senzor, precum și a materialului biologic, care este discutat mai jos.
1. Biosenzor electrochimic
În general, biosenzorul electrochimic se bazează pe reacția catalizei enzimatice care consumă sau generează electroni. Astfel de tipuri de enzime sunt denumite enzime Redox. Substratul acestui biosenzor include, în general, trei electrozi, cum ar fi un contor, o referință și un tip de lucru.
Analitul obiect este angajat în răspunsul care se întâmplă pe suprafața unui electrod activ și această reacție poate sursa și transferul de electroni în potențialul cu dublu strat. Curentul poate fi calculat la un potențial stabilit.
Biosenzorii electrochimici sunt clasificați în patru tipuri
- Biosenzori amperometrici
- Biosenzori potențiometrici
- Biosenzori impedimetrici
- Biosenzori voltammetrici
2. Biosenzor amperometric
Un biosenzor amperometric este un dispozitiv încorporat autonom, bazat pe cantitatea de curent rezultată din oxidare, oferind informații analitice cantitative exacte.
În general, acești biosenzori au timpi de reacție, intervale energetice și sensibilități comparabile cu biosenzorii potențiometrici. Simplul biosenzor amperometric utilizat frecvent include electrodul „oxigen Clark”.
Regula acestui biosenzor se bazează pe cantitatea de curent de curent dintre contraelectrod și funcționarea care este încurajată de un răspuns redox la electrodul operațional. Alegerea centrelor analitice este esențială pentru o selecție largă de utilizări, cuprinzând screening-ul medicamentelor de mare viteză, controlul calității, identificarea și manipularea problemelor și verificarea biologică.
3. Biosenzori potențiometrici
Acest tip de biosenzor oferă un răspuns logaritmic prin intermediul unui domeniu energetic ridicat. Acești biosenzori sunt frecvent completați prin monitorizarea producției de prototipuri de electrozi situate pe un substrat sintetic, acoperit de un polimer performant cu o anumită enzimă.
Acestea cuprind doi electrozi care sunt extrem de receptivi și puternici. Acestea permit recunoașterea analiților pe etape înainte de a fi atinse numai de HPLC, LC / MS și fără pregătirea exactă a modelului.
Toate tipurile de biosenzori ocupă în general cea mai mică pregătire a eșantionului, deoarece componenta de detectare biologică este extrem de alesă pentru analitul cu probleme. Prin modificările fizice și electrochimice, semnalul va fi generat de stratul de polimer conducător datorită modificării care se întâmplă în exteriorul biosenzorului.
Aceste modificări pot fi atribuite forței ionice, hidratării, pH-ului și răspunsurilor redox, mai târziu ca etichetă a enzimei care se rotește deasupra unui substrat. În FET-uri , terminalul de poartă a fost schimbat cu un anticorp sau enzimă, poate simți, de asemenea, atenții foarte scăzute ale diferiților analiți, deoarece cerința analitului către terminalul de poartă face o modificare în canalul de scurgere la curentul sursă.
4. Biosenzori impedimetrici
EIS (spectroscopie de impedanță electrochimică) este un indicator receptiv pentru o gamă largă de proprietăți fizice, precum și chimice. Se observă în prezent o tendință în creștere către extinderea biosenzorilor impedimetrici. Tehnicile Impedimetric au fost executate pentru a diferenția invenția biosenzorilor, precum și pentru a examina răspunsurile catalizate ale enzimelor lectine, acizi nucleici, receptori, celule întregi și anticorpi.
5. Biosenzor voltammetric
Această comunicare este baza unui nou biosenzor voltammetric pentru a observa acrilamida. Acest biosenzor a fost construit cu un electrod de lipici de carbon personalizat cu Hb (hemoglobină), care include patru grupuri prostatice ale tivului (Fe). Acest tip de electrod prezintă o procedură reversibilă de oxidare sau reducere a Hb (Fe).
Biosenzor fizic
În condiții de clasificare, biosenzorii fizici sunt cei mai fundamentali, precum și senzorii folosiți pe scară largă. Ideile principale din spatele acestei clasificări se întâmplă și de la inspectarea minților umane. Întrucât metoda generală de lucru din spatele inteligenței auzului, a vederii, atingerea este de a reacționa la stimulii fizici exteriori, prin urmare orice dispozitiv de detectare care oferă reacție la posesiunile fizice ale mediului a fost numit ca biosenzor fizic.
Biosenzorii fizici sunt clasificați în două tipuri și anume biosenzorul piezoelectric și biosenzorul termometric.
Biosenzori piezoelectrici
Acești senzori sunt o colecție de dispozitive analitice care funcționează pe o lege a „înregistrării interacțiunii de afinitate”. Platforma unui piezoelectric este un element senzor care funcționează conform legii transformării oscilațiilor datorită unui salt de colectare pe suprafața unui cristal piezoelectric. În această analiză, biosenzorii având suprafața modificată cu un antigen sau anticorp, un polimer ștampilat molecular și informații ereditare. Părțile de detecție declarate sunt în mod normal unite prin utilizarea nanoparticulelor.
Biosenzor termometric
Există diferite tipuri de reacții biologice care sunt legate de invenția căldurii, ceea ce face ca baza biosenzorilor termometrici. Acești senzori sunt de obicei denumiți ca biosenzori termici
Termometru- biosenzorul este folosit pentru a măsura sau estimează colesterolul seric. Pe măsură ce colesterolul se oxidează prin enzima colesterolul se oxidează, atunci va fi produsă căldura care poate fi calculată. În mod similar, evaluarea glucozei, a ureei, a acidului uric și a penicilinei G se poate face cu acești biosenzori.
Biosenzor optic
Biosenzorul optic este un dispozitiv care utilizează un principiu de măsurare optică. Ei folosesc fibre optice precum și traductoare optoelectronice. Termenul optrode reprezintă o compresie a celor doi termeni optic și electrod. Acești senzori implică în principal anticorpi și enzime precum elementele transductoare.
Biosenzorii optici permit o detectare inaccesibilă neelectrică a echipamentelor. Un avantaj suplimentar este că aceștia frecvent nu au nevoie de senzori de referință, deoarece semnalul comparativ poate fi produs prin utilizarea sursei de lumină similare, cum ar fi senzorul de eșantionare. Biosenzorii optici sunt clasificați în două tipuri și anume biosenzorul de detectare optică directă și biosenzorul de detectare optică etichetat.
Biosenzori purtabili
Biosenzorul purtabil este un dispozitiv digital, folosit pentru a purta corpul uman în diferite sisteme purtabile, cum ar fi ceasurile inteligente, cămășile inteligente, tatuajele care permit nivelurile de glucoză din sânge, TA, rata bătăilor inimii etc.
În zilele noastre, putem observa că acești senzori realizează un semnal de îmbunătățire a lumii. Utilizarea și ușurința lor mai bună pot oferi un nivel original de experiență în starea de fitness în timp real a pacientului. Această accesibilitate a datelor va permite o alegere clinică superioară și va avea ca rezultat îmbunătățirea sănătății și utilizarea suplimentară a sistemelor de sănătate.
Pentru ființele umane, acești senzori pot ajuta la recunoașterea prematură a acțiunilor de sănătate și prevenirea spitalizării. Posibilitatea acestor senzori de a reduce șederile în spital și readmiterile vor atrage cu siguranță o conștientizare pozitivă în viitorul viitor. De asemenea, informațiile de investigare spun că WBS va transporta cu siguranță în lume un echipament portabil de sănătate portabil.
Aplicații pentru biosenzori
În ultimii ani, acești senzori au devenit foarte populari și sunt aplicați în diferite domenii menționate mai jos.
- Verificarea obișnuită a asistenței medicale
- Măsurarea metaboliților
- Depistarea bolii
- Tratamentul cu insulină
- Psihoterapie clinică și diagnosticarea bolii
- În Militar
- Aplicații agricole și veterinare
- Îmbunătățirea drogurilor, detectarea infracțiunilor
- Prelucrare și monitorizare în industrie
- Controlul poluării ecologice
Din articolul de mai sus, în cele din urmă, putem concluziona că biosenzori și bioelectronică au fost utilizate în multe domenii ale sănătății, cercetării științelor vieții, aplicațiilor de mediu, alimentare și militare. Mai mult, acești senzori pot fi îmbunătățiți ca nanobiotecnologie. Cel mai bun exemplu al utilizării viitoare a nanobiotecnologiei include hârtia electronică, lentilele de contact și morph-ul Nokia. Iată o întrebare pentru dvs., ce sunt biosenzorii purtabili?
