Prvi biosenzor je leta 1950 izumil ameriški biokemik 'L.L Clark'. Ta biosenzor se uporablja za merjenje kisika v krvi, elektroda, uporabljena v tem senzorju, pa je poimenovana Clarkova elektroda ali kisikova elektroda. Nato je bil na kisikovo elektrodo nanešen gel z encimom glukoza oksidirajoč za izračun krvnega sladkorja. Ustrezno je bila encim ureaza uporabljena z elektrodo, ki je bila izumljena zlasti za ione NH4 ++ za izračun sečnine v telesnih tekočinah, kot sta urin in kri.
Na trgu so na voljo tri generacije biosenzorjev. Pri prvi vrsti biosenzorja se reakcija izdelka razprši na senzor in povzroči električno reakcijo. Pri drugem tipu senzor vključuje zlasti mediatorje med senzorjem in odzivom, da doseže boljši odziv. Pri tretji vrsti reakcijo povzroči reakcija sama in noben mediator ni neposredno vpleten. Ta članek daje pregled biosenzorja, delovanje biosenzorjev, različne vrste in njegove uporabe.
Kaj je biosenzor?
Biosenzorje lahko opredelimo kot analitične naprave, ki vključujejo kombinacijo bioloških detektorskih elementov, kot sta senzorski sistem in pretvornik. Ko primerjamo s katero koli drugo obstoječo diagnostično napravo, ti senzorji napredujejo tako v pogojih selektivnosti kot občutljivosti. The uporabe teh biosenzorjev Vključujejo predvsem preverjanje nadzora nad ekološkim onesnaževanjem tako na področju kmetijstva kot prehrambene industrije. Glavne značilnosti biosenzorjev so stabilnost, stroški, občutljivost in obnovljivost.
Glavne sestavine biosenzorja
The blokovni diagram biosenzorja vključuje tri segmente, in sicer senzor, pretvornik in pripadajoče elektrone. V prvem segmentu je senzor odzivni biološki del, drugi segment je detektorski del, ki spremeni nastali signal iz stika analita in za rezultate prikaže dostopno. Zadnji sklop obsega ojačevalnik ki je znano kot signalno vezje, prikazovalna enota in procesor.
Delovno načelo biosenzorjev
Običajno se določen encim ali prednostni biološki material deaktivira z nekaterimi običajnimi metodami in je deaktiviran biološki material v neposrednem stiku s pretvornikom. Analit se poveže z biološkim objektom, da tvori bistri analit, ki nato da elektronsko reakcijo, ki jo je mogoče izračunati. V nekaterih primerih se analit spremeni v napravo, ki je lahko priključena na izpust plina, toplote, elektronskih ionov ali vodikovih ionov. V tem, pretvornik lahko spremeni pretvorjene povezane naprave v električne signale, ki jih je mogoče spremeniti in izračunati.
Delovanje biosenzorjev
Električni signal pretvornika je pogosto nizek in se prekriva na dokaj visoki osnovni liniji. Na splošno obdelava signala vključuje odštevanje signala izhodiščnega položaja, pridobljenega iz sorodnega pretvornika brez kakršnega koli pokrova biokatalizatorja.
Primerjalno počasen značaj biosenzorske reakcije bistveno olajša vprašanje filtriranja električnega šuma. V tej fazi bo neposredni izhod analogni signal, vendar je spremenjen v digitalno obliko in sprejet mikroprocesor faza, v kateri se informacije napredujejo, vplivajo na prednostne enote in o / p na shrambo podatkov.
Vrste biosenzorjev
Različne vrste biosenzorjev so razvrščene glede na senzorsko napravo in biološki material, ki je opisan v nadaljevanju.
1. Elektrokemični biosenzor
Na splošno elektrokemični biosenzor temelji na reakciji encimske katalize, ki porablja ali ustvarja elektrone. Takšne vrste encimov imenujemo Redox Encimi. Substrat tega biosenzorja na splošno vključuje tri elektrode, kot so števec, referenca in delovni tip.
Predmetni analit je vključen v odziv, ki se zgodi na površini aktivne elektrode, in ta reakcija lahko povzroči tudi prenos elektrona prek dvoplastnega potenciala. Tok lahko izračunamo z nastavljenim potencialom.
Elektrokemični biosenzorji so razvrščeni v štiri vrste
- Amperometrični biosenzorji
- Potenciometrični biosenzorji
- Impedimetrični biosenzorji
- Voltametrični biosenzorji
2. Amperometrični biosenzor
Amperometrični biosenzor je samostojna vgrajena naprava, ki temelji na količini toka, ki izhaja iz oksidacije, in ponuja natančne kvantitativne analitične informacije.
Na splošno imajo ti biosenzorji reakcijski čas, energijski razpon in občutljivost, primerljivi s potenciometričnimi biosenzorji. Preprost amperometrični biosenzor, ki se pogosto uporablja, vključuje elektrodo 'Clark kisik'.
Pravilo tega biosenzorja temelji na količini toka toka med števčno elektrodo in delovanjem, ki jo spodbuja redoks odziv na delujoči elektrodi. Izbira analitskih centrov je bistvenega pomena za široko izbiro uporab, ki obsega presejanje zdravil z visoko zmogljivostjo, nadzor kakovosti, iskanje in ravnanje s težavami ter biološko preverjanje.
3. Potenciometrični biosenzorji
Ta vrsta biosenzorja zagotavlja logaritemski odgovor s pomočjo visokega energijskega območja. Ti biosenzorji so pogosto popolni z monitorjem, ki proizvaja prototipe elektrod, ki ležijo na sintetičnem substratu, prekritem z učinkovitim polimerom in povezanim enzimom.
Sestavljata jih dve elektrodi, ki sta izjemno odzivni in močni. Omogočajo prepoznavanje analitov na stopnjah, še preden jih je mogoče doseči le s HPLC, LC / MS in brez natančne priprave modela.
Vse vrste biosenzorjev na splošno zavzemajo najmanj priprave vzorcev, ker je biološka komponenta za odkrivanje izjemno izbirčna in se uporablja za analit v težavah. S fizikalnimi in elektrokemičnimi spremembami bo signal nastal v plasti prevodnega polimera zaradi spreminjanja, ki se dogaja na zunanji strani biosenzorja.
Te spremembe bi lahko pripisali ionski sili, hidraciji, pH in redoks odzivom, pozneje kot oznaki encima, ki se vrti nad substratom. V FET-jih , je bil vratni terminal spremenjen s protitelesom ali encimom, lahko zazna tudi zelo nizko pozornost različnih analitov, ker se zaradi potrebe analita proti vratnemu terminalu spremeni odtok v izvorni tok.
4. Impedimetrični biosenzorji
EIS (elektrokemična impedančna spektroskopija) je odzivni indikator za široko paleto fizikalnih in kemijskih lastnosti. Trenutno opažamo naraščajoč trend širjenja impedimetričnih biosenzorjev. Tehnike Impedimetric so bile izvedene za razlikovanje izuma biosenzorjev in za proučitev kataliziranih odzivov encimov lektini, nukleinske kisline, receptorji, cele celice in protitelesa.
5. Voltametrični biosenzor
Ta komunikacija je osnova novega voltametričnega biosenzorja, ki opazi akrilamid. Ta biosenzor je bil zgrajen z elektrodo iz ogljikovega lepila, prilagojeno Hb (hemoglobin), ki vključuje štiri prostatične skupine roba (Fe). Ta vrsta elektrode prikazuje reverzibilen postopek oksidacije ali redukcije Hb (Fe).
Fizični biosenzor
V razvrstitvenih razmerah so fizikalni biosenzorji najbolj temeljni in široko uporabljeni senzorji. Glavne ideje te kategorizacije se zgodijo tudi pri pregledu človeških misli. Kot splošna delovna metoda za inteligenco sluha, vida in dotika je odzivanje na zunanje fizične dražljaje, zato je bila vsaka naprava za odkrivanje, ki ponuja reakcijo na fizično lastnino medija, imenovana kot fizični biosenzor.
Fizični biosenzorji so razdeljeni v dve vrsti, in sicer piezoelektrični biosenzor in termometrični biosenzor.
Piezoelektrični biosenzorji
Ti senzorji so zbirka analitičnih naprav, ki deluje po zakonu 'snemanja afinitetnih interakcij'. Platforma piezoelektrika je senzorski element, ki deluje po zakonu nihajnih transformacij zaradi kolektorskega skoka na površini piezoelektričnega kristala. V tej analizi so biosenzorji s spremenjeno površino z antigenom ali protitelesom, molekularno odtisnjenim polimerom in dednimi informacijami. Deklarirani deli za odkrivanje so običajno združeni z uporabo nanodelcev.
Termometrični biosenzor
Z izumom toplote so povezane različne vrste bioloških reakcij, kar je osnova za termometrične biosenzorje. Ti senzorji so običajno imenovani kot toplotni biosenzorji
Termometrično- za merjenje se uporablja biosenzor ali ocenite serumski holesterol. Ko holesterol skozi encim holesterol oksidira, oksidira, bo nastala toplota, ki jo lahko izračunamo. Podobno lahko s temi biosenzorji opravimo ocene glukoze, sečnine, sečne kisline in penicilina G.
Optični biosenzor
Optični biosenzor je naprava, ki uporablja optični merilni princip. Uporabljajo optična vlakna kot tudi optoelektronski pretvorniki. Izraz optroda predstavlja stiskanje dveh izrazov optična in elektroda. Ti senzorji vključujejo predvsem protitelesa in encime, kot so pretvorbeni elementi.
Optični biosenzorji omogočajo varno neelektrično nedostopno zaznavanje opreme. Dodatna prednost je, da ti pogosto ne potrebujejo referenčnih senzorjev, ker je primerjalni signal mogoče ustvariti z uporabo podobnega svetlobnega vira, kot je senzor za vzorčenje. Optični biosenzorji so razvrščeni v dva tipa, in sicer z neposrednim optičnim zaznavnim biosenzorjem in z oznako optični zaznavalni biosenzor.
Nosljivi biosenzorji
Nosljivi biosenzor je digitalna naprava, ki se uporablja na človeškem telesu v različnih nosljivih sistemih, kot so pametne ure, pametne srajce, tetovaže, ki omogočajo raven glukoze v krvi, BP, hitrost srčnega utripa itd.
Dandanes lahko opazimo, da ti senzorji svetu signalizirajo napredek. Njihova boljša uporaba in enostavnost lahko prineseta izvirno raven izkušenj v pacientovem realnem stanju kondicije. Ta dostopnost podatkov bo omogočila vrhunsko klinično izbiro in bo vplivala na izboljšane zdravstvene rezultate in izjemno sposobno uporabo zdravstvenih sistemov.
Za človeka lahko ti senzorji pomagajo pri prezgodnjem prepoznavanju zdravstvenih ukrepov in preprečevanju hospitalizacije. Možnost, da ti senzorji zmanjšajo bivanje v bolnišnici in ponovni sprejem, bo v prihodnji prihodnosti zagotovo pritegnila pozitivno zavest. Podatki o preiskavah pravijo tudi, da bo WBS po vsem svetu zagotovo nosil stroškovno učinkovito nosljivo zdravstveno opremo.
Uporaba biosenzorjev
V zadnjih letih so ti senzorji postali zelo priljubljeni in se uporabljajo na različnih področjih, ki so navedena spodaj.
- Skupno preverjanje zdravstvenega varstva
- Merjenje presnovkov
- Pregled za bolezen
- Zdravljenje z insulinom
- Klinična psihoterapija in diagnoza bolezni
- V vojski
- Kmetijska in veterinarska uporaba
- Izboljšanje drog, odkrivanje prekrškov
- Obdelava in spremljanje v industriji
- Nadzor ekološkega onesnaževanja
Iz zgornjega članka lahko končno zaključimo to biosenzorji in bioelektronika so bili uporabljeni na številnih področjih zdravstvenega varstva, raziskav znanosti o življenju, okolja, hrane in vojaške namene. Poleg tega je te senzorje mogoče izboljšati kot nanobiotehnologijo. Najboljši primer prihodnje uporabe nanobiotehnologije so elektronski papir, kontaktne leče in Nokia morph. Tukaj je vprašanje za vas, kaj so nosljivi biosenzorji?
