Prvi biosenzor izumio je 1950. godine američki biokemičar 'L.L Clark'. Ovaj biosenzor koristi se za mjerenje kisika u krvi, a elektroda koja se koristi u ovom senzoru naziva se Clarkova elektroda ili elektroda za kisik. Nakon toga, gel s enzimom glukoza oksidira sloj je na elektrodu kisika kako bi se izračunao šećer u krvi. Sukladno tome, enzim ureaza korištena je s elektrodom koja je izumljena posebno za ione NH4 ++ za izračunavanje uree u tjelesnim tekućinama, poput urina i krvi.
Na tržištu su dostupne tri generacije biosenzora. U prvoj vrsti biosenzora, reakcija proizvoda raspršuje se na senzor i uzrokuje električnu reakciju. U drugom tipu, senzor posebno uključuje posrednike između senzora i odziva kako bi proizveo bolji odziv. U trećem tipu odgovor sam uzrokuje reakciju i nijedan posrednik nije izravno uključen. Ovaj članak daje pregled biosenzora, rad biosenzora, različite vrste i njihove primjene.
Što je Biosenzor?
Biosenzori se mogu definirati kao analitički uređaji koji uključuju kombinaciju bioloških detekcijskih elemenata poput senzorskog sustava i pretvarača. Kada uspoređujemo s bilo kojim drugim postojećim dijagnostičkim uređajem, ovi senzori napredni su u uvjetima selektivnosti kao i osjetljivosti. The primjena ovih biosenzora uglavnom uključuju provjeru ekološkog zagađenja, u poljoprivredi, kao i prehrambenoj industriji. Glavne značajke biosenzora su stabilnost, cijena, osjetljivost i ponovljivost.
Glavne komponente biosenzora
The blok dijagram biosenzora uključuje tri segmenta, naime, senzor, pretvarač i pridružene elektrone. U prvom segmentu senzor je reagirajući biološki dio, drugi segment je dio detektora koji mijenja rezultirajući signal iz kontakta analita i za rezultate prikazuje na pristupačan način. Završni odjeljak sastoji se od pojačalo koji je poznat kao sklop za kondicioniranje signala, jedinica zaslona kao i procesor.
Načelo rada biosenzora
Obično se određeni enzim ili preferirani biološki materijal deaktivira nekim uobičajenim metodama, a deaktivirani biološki materijal u bliskom je kontaktu s pretvaračem. Analit se povezuje s biološkim objektom kako bi oblikovao bistri analit koji zauzvrat daje elektroničku reakciju koja se može izračunati. U nekim se primjerima analit mijenja u uređaj koji može biti povezan s ispuštanjem plina, topline, elektronskih iona ili vodikovih iona. U ovom, pretvarač može izmijeniti pretvoreni pretvoreni uređaj u električne signale koji se mogu mijenjati i izračunavati.
Rad biosenzora
Električni signal pretvarača često je nizak i prekriva se na prilično visokoj osnovnoj liniji. Općenito, obrada signala uključuje odbijanje položaja osnovnog signala, dobivenog iz srodnog pretvarača bez bilo kakvog pokrivača biokatalizatora.
Usporedno spor karakter biosenzorne reakcije značajno olakšava problem filtriranja električnog šuma. U ovoj fazi, izravni izlaz bit će analogni signal, no promijenjen je u digitalni oblik i prihvaćen mikroprocesor faza u kojoj se informacije napreduju, utječe na željene jedinice i o / p u spremište podataka.
Vrste biosenzora
Različite vrste biosenzora klasificirane su na temelju senzorskog uređaja kao i biološkog materijala o kojem se govori u nastavku.
1. Elektrokemijski biosenzor
Općenito, elektrokemijski biosenzor temelji se na reakciji enzimske katalize koja troši ili stvara elektrone. Takve vrste enzima nazvane su Redox enzimi. Podloga ovog biosenzora obično uključuje tri elektrode kao što su brojač, referentni i radni tip.
Predmetni analit sudjeluje u reakciji koja se događa na površini aktivne elektrode, a ta reakcija može dovesti i do prijenosa elektrona preko dvoslojnog potencijala. Struja se može izračunati pri zadanom potencijalu.
Elektrokemijski biosenzori klasificirani su u četiri vrste
- Amperometrijski biosenzori
- Potenciometrijski biosenzori
- Impedimetrijski biosenzori
- Voltametrijski biosenzori
2. Amperometrijski biosenzor
Amperometrijski biosenzor samostalni je ugrađeni uređaj zasnovan na količini struje koja proizlazi iz oksidacije i nudi točne kvantitativne analitičke informacije.
Općenito, ovi Biosenzori imaju vrijeme reakcije, raspon energije i osjetljivost usporedivi s Potenciometrijskim biosenzorima. Jednostavni amperometrijski biosenzor koji se često koristi uključuje elektrodu 'Clark kisik'.
Pravilo ovog biosenzora temelji se na količini protoka struje između suprotstavljene elektrode i rada koja je potaknuta redoks reakcijom na radnoj elektrodi. Odabir analitnih centara presudan je za širok izbor primjena, uključujući visokokvalitetni pregled lijekova, kontrolu kvalitete, pronalazak i rukovanje problemima te biološku provjeru.
3. Potenciometrijski biosenzori
Ova vrsta biosenzora daje logaritamski odgovor pomoću visokog energetskog raspona. Ovi su biosenzori često potpuni ako monitor proizvodi elektrode prototipove koji leže na sintetičkoj podlozi, prekrivenoj polimerom koji je povezan i povezan je neki enzim.
Sadrže dvije elektrode koje izuzetno reagiraju i jake su. Omogućuju prepoznavanje analita u fazama prije nego što ih se može postići samo pomoću HPLC, LC / MS i bez točne pripreme modela.
Sve vrste biosenzora uglavnom zauzimaju najmanje pripreme uzoraka jer je biološka komponenta za detekciju izuzetno probirljiva i koristi se za analit u problemu. Promjenom fizikalnih i elektrokemijskih signala generirat će se signal u sloju provodnog polimera uslijed modificiranja koje se događa na vanjskoj strani biosenzora.
Te promjene mogu se pripisati ionskoj sili, hidrataciji, pH i redoks reakcijama, kasnije kao oznaka enzima koji se okreće iznad supstrata. U FET-ovima , terminal vrata promijenjen je antitijelom ili enzimom, također može osjetiti vrlo nisku pozornost različitih analita, jer potrebni analit prema priključku vrata dovodi do izmjene u odvodu na izvornu struju.
4. Impedimetrijski biosenzori
EIS (Elektrokemijska impedancijska spektroskopija) odgovorni je pokazatelj za širok raspon fizikalnih i kemijskih svojstava. Trenutno se primjećuje rastući trend širenja impedimetrijskih biosenzora. Tehnike Impedimetrica izvedene su za razlikovanje izuma biosenzora kao i za ispitivanje kataliziranih odgovora enzima lektina, nukleinskih kiselina, receptora, cijelih stanica i antitijela.
5. Voltametrijski biosenzor
Ova je komunikacija osnova novog voltametrijskog biosenzora koji primjećuje akrilamid. Ovaj biosenzor izgrađen je pomoću elektrode za ugljično ljepilo prilagođene Hb (hemoglobin), koja uključuje četiri prostate grupe porublja (Fe). Ova vrsta elektroda pokazuje reverzibilni postupak oksidacije ili redukcije Hb (Fe).
Fizički biosenzor
U uvjetima klasifikacije, fizički biosenzori su najosnovniji i široko korišteni senzori. Glavne ideje koje stoje iza ove kategorizacije također se događaju u ispitivanju ljudskih umova. Kao opća metoda rada koja stoji iza inteligencije sluha, vida i dodira jest reagiranje na vanjske fizičke podražaje, stoga je svaki uređaj za otkrivanje koji nudi reakciju na fizički posjed medija nazvan fizičkim biosenzorom.
Fizički biosenzori klasificirani su u dvije vrste, i to piezoelektrični biosenzor i termometrijski biosenzor.
Piezoelektrični biosenzori
Ti su senzori zbirka analitičkih uređaja koji djeluju na zakonu 'bilježenja afinitetne interakcije'. Platforma piezoelektrika je senzorski element koji radi na zakonu oscilacijskih transformacija uslijed skočnog sakupljanja na površini piezoelektričnog kristala. U ovoj analizi, biosenzori koji imaju modificiranu površinu s antigenom ili antitijelom, molekularno utisnutim polimerom i nasljedne informacije. Deklarirani dijelovi za otkrivanje obično se ujedinjuju pomoću nanočestica.
Termometrijski biosenzor
Postoje razne vrste bioloških reakcija koje su povezane s izumom topline, što čini osnovu termometrijskih biosenzora. Ti se senzori obično nazivaju toplinskim biosenzorima
Termometrijski- za mjerenje se koristi biosenzor ili procijenite kolesterol u serumu. Kako kolesterol dobije oksidirani enzim, kolesterol oksidira, tada će se stvoriti toplina koja se može izračunati. Slično tome, pomoću ovih biosenzora mogu se procijeniti glukoza, urea, mokraćna kiselina i penicilin G.
Optički biosenzor
Optički biosenzor je uređaj koji koristi optički princip mjerenja. Oni koriste optička vlakna kao i optoelektronski pretvarači. Pojam optrode predstavlja kompresiju dva pojma optička i elektroda. Ti senzori uglavnom uključuju antitijela i enzime poput transducirajućih elemenata.
Optički biosenzori omogućuju sigurno neelektrično nepristupačno otkrivanje opreme. Dodatna je prednost što im često nisu potrebni referentni senzori, jer se usporedni signal može proizvesti korištenjem sličnog izvora svjetlosti poput senzora za uzorkovanje. Optički biosenzori klasificirani su u dvije vrste, naime izravni optički biosenzor za detekciju i označeni biosenzor za optičku detekciju.
Nosivi biosenzori
Nosivi biosenzor je digitalni uređaj koji se koristi na ljudskom tijelu u različitim nosivim sustavima poput pametnih satova, pametnih košulja, tetovaža koje omogućuju razinu glukoze u krvi, BP, brzinu otkucaja srca itd.
U današnje vrijeme možemo primijetiti da ti senzori svijetu daju signal poboljšanja. Njihova bolja upotreba i jednostavnost mogu pružiti izvornu razinu iskustva u stanju kondicije pacijenta u stvarnom vremenu. Ova dostupnost podataka omogućit će vrhunski klinički izbor i učinit će na poboljšane zdravstvene rezultate i izuzetno sposobnu uporabu zdravstvenih sustava.
Za ljude, ti senzori mogu pomoći u preranom prepoznavanju zdravstvenih radnji i sprječavanju hospitalizacije. Mogućnost ovih senzora da smanje boravak u bolnici i ponovni prijem definitivno će privući pozitivnu svijest u nadolazećoj budućnosti. Također, istražne informacije govore da će WBS u svijet definitivno nositi isplativu nosivu zdravstvenu opremu.
Primjene biosenzora
Posljednjih godina ti su senzori postali vrlo popularni i primjenjivi su u različitim poljima koja su navedena u nastavku.
- Uobičajena provjera zdravstvene zaštite
- Mjerenje metabolizma
- Probir na bolest
- Liječenje inzulinom
- Klinička psihoterapija i dijagnostika bolesti
- U Vojni
- Poljoprivredna i veterinarska primjena
- Poboljšanje droge, otkrivanje prekršaja
- Obrada i nadzor u industriji
- Ekološka kontrola onečišćenja
Iz gornjeg članka, konačno, to možemo zaključiti biosenzori i bioelektronika koriste se u mnogim područjima zdravstva, istraživanja znanosti o životu, okoliša, hrane i vojne primjene. Nadalje, ti senzori mogu se poboljšati kao nanobiotehnologija. Najbolji primjer buduće upotrebe nanobiotehnologije uključuju elektronički papir, kontaktne leće i Nokia morph. Evo pitanja za vas, što su nosivi biosenzori?
