Den første biosensor blev opfundet i år 1950 af den amerikanske biokemiker “L.L Clark”. Denne biosensor bruges til at måle ilt i blodet, og elektroden, der anvendes i denne sensor, hedder Clark-elektrode eller iltelektrode. Derefter blev en gel med glucoseoxiderende enzym lagdelt på iltelektroden for at beregne blodsukkeret. Tilsvarende blev enzymurease anvendt med en elektrode, der især blev opfundet til NH4 ++ -ioner til beregning af urinstof i væsker i kroppen, såsom urin og blod.
Der er tre generationer af biosensorer tilgængelige på markedet. I den første type biosensor spredes produktets reaktion til sensoren og forårsager den elektriske reaktion. I den anden type involverer sensoren især mediatorer mellem sensoren og responsen for at frembringe et bedre respons. I den tredje type forårsager selve reaktionen reaktionen, og ingen mediator er direkte involveret. Denne artikel giver et overblik over en biosensor, bearbejdning af biosensorer, forskellige typer og dets applikationer.
Hvad er en biosensor?
Biosensorer kan defineres som analytiske enheder, der inkluderer en kombination af biologiske detekteringselementer som sensorsystem og en transducer. Når vi sammenligner med enhver anden nuværende diagnostisk enhed, disse sensorer er avanceret i forhold til både selektivitet og følsomhed. Det anvendelser af disse biosensorer omfatter primært kontrol af økologisk forureningskontrol inden for landbrug såvel som fødevareindustri. De vigtigste træk ved biosensorer er stabilitet, pris, følsomhed og reproducerbarhed.
Hovedkomponenter i en biosensor
Det blokdiagram af biosensoren inkluderer tre segmenter, nemlig sensor, transducer og tilhørende elektroner. I det første segment er sensoren en lydhør biologisk del, det andet segment er detektordelen, der ændrer det resulterende signal fra analytens kontakt og for resultaterne viser den på en tilgængelig måde. Den sidste sektion består af en forstærker som er kendt som signalbehandlingskredsløb, en displayenhed såvel som processoren.
Arbejdsprincip for biosensorer
Normalt deaktiveres et specifikt enzym eller foretrukket biologisk materiale ved nogle af de sædvanlige metoder, og det deaktiverede biologiske materiale er i tæt kontakt med transduceren. Analyten forbinder det biologiske objekt for at forme en klar analyt, som igen giver den elektroniske reaktion, der kan beregnes. I nogle eksempler ændres analytten til en anordning, der kan være forbundet til udledning af gas, varme, elektronioner eller hydrogenioner. I denne, transduceren kan ændre den tilsluttede enhed konverterer til elektriske signaler, som kan ændres og beregnes.
Arbejde med biosensorer
Transducerens elektriske signal er ofte lavt og ligger over en forholdsvis høj basislinje. Generelt indbefatter signalbehandlingen fratrækning af et positionsbaselinesignal opnået fra en relateret transducer uden nogen biokatalysator-dækning.
Den forholdsvis langsomme karakter af biosensorreaktionen letter signifikant det elektriske støjfiltreringsproblem. I dette trin vil den direkte udgang være et analogt signal, men det ændres til digital form og accepteres til en mikroprocessor fase, hvor informationen skrider frem, påvirkes til foretrukne enheder og o / p til et datalager.
Typer af biosensorer
De forskellige typer biosensorer klassificeres ud fra sensorindretningen såvel som det biologiske materiale, der diskuteres nedenfor.
1. Elektrokemisk biosensor
Generelt er den elektrokemiske biosensor baseret på reaktionen af enzymatisk katalyse, der forbruger eller genererer elektroner. Sådanne typer enzymer er navngivet som Redox Enzymer. Substratet til denne biosensor inkluderer generelt tre elektroder, såsom en tæller, reference og arbejdstype.
Objektanalytten er involveret i det respons, der sker på overfladen af en aktiv elektrode, og denne reaktion kan også forårsage elektronoverførsel over dobbeltlagspotentialet. Strømmen kan beregnes med et bestemt potentiale.
Elektrokemiske biosensorer klassificeres i fire typer
- Amperometriske biosensorer
- Potentiometriske biosensorer
- Impedimetriske biosensorer
- Voltammetriske biosensorer
2. Amperometrisk biosensor
En amperometrisk biosensor er en selvstændig inkorporeret enhed baseret på mængden af strøm, der følger af oxidationen, og som giver nøjagtig kvantitativ analytisk information.
Generelt har disse biosensorer reaktionstider, energiske intervaller og følsomheder, der kan sammenlignes med de potentiometriske-biosensorer. Den enkle amperometriske biosensor ved hyppig brug inkluderer 'Clark oxygen' -elektroden.
Reglen for denne biosensor er baseret på strømmen mellem tællerelektroden og arbejdet, hvilket tilskyndes af en redoxrespons ved den operationelle elektrode. Valg af analytcentre er afgørende for et bredt udvalg af anvendelser, herunder medicinsk screening med høj kapacitet, kvalitetskontrol, problemløsning og håndtering og biologisk kontrol.
3. Potentiometriske biosensorer
Denne type biosensor giver et logaritmisk svar ved hjælp af et højt energetisk område. Disse biosensorer er ofte komplette ved monitor, der producerer elektrode-prototyper, der ligger på et syntetisk substrat, dækket af en udførende polymer med noget enzym er forbundet.
De består af to elektroder, der er enormt lydhør og stærke. De tillader genkendelse af analytter på etaper, før det kun kan opnås med HPLC, LC / MS og uden nøjagtig modelforberedelse.
Alle typer biosensorer optager generelt mindst prøveforberedelse, fordi den biologiske detekterende komponent er ekstremt kræsne, der anvendes til den urolige analyt. Ved ændringer af fysiske og elektrokemiske genereres signalet af i laget af ledende polymer på grund af ændringer, der sker på ydersiden af biosensoren.
Disse ændringer kan tilskrives ionkraft, hydrering, pH og redoxrespons, jo senere som enzymet, der roterer over et substrat. I FET'er , er portterminalen blevet ændret med et antistof eller enzym, kan også mærke meget lave opmærksomheder på forskellige analytter, fordi det krævede af analyt mod portterminalen gør en ændring i afløbet til kildestrøm.
4. Impedimetriske biosensorer
EIS (elektrokemisk impedansspektroskopi) er en responsiv indikator for en bred vifte af fysiske såvel som kemiske egenskaber. En stigende tendens i retning af ekspansion af impedimetriske-biosensorer observeres for tiden. Impedimetrisk teknikker er blevet udført for at differentiere opfindelsen af biosensorer såvel som for at undersøge de katalyserede reaktioner af enzymer lectiner, nukleinsyrer, receptorer, hele celler og antistoffer.
5. Voltammetrisk biosensor
Denne kommunikation er basen i en ny voltametrisk biosensor, der bemærker akrylamid. Denne biosensor blev bygget med en kullimelektrode tilpasset med Hb (hæmoglobin), som inkluderer fire prostatiske grupper i hæmmen (Fe). Denne type elektrode viser en reversibel oxidations- eller reduktionsprocedure for Hb (Fe).
Fysisk biosensor
Under klassifikationsbetingelser er fysiske biosensorer de mest grundlæggende såvel som bredt anvendte sensorer. Hovedideerne bag denne kategorisering sker også ved inspektion af menneskers sind. Som den generelle arbejdsmetode bag intelligens i hørelse, syn, berøring er at reagere på de udvendige fysiske stimuli, derfor blev enhver detekteringsanordning, der giver reaktion på mediets fysiske ejendele, navngivet som en fysisk biosensor.
De fysiske biosensorer er klassificeret i to typer, nemlig piezoelektrisk biosensor og termometrisk biosensor.
Piezoelektriske biosensorer
Disse sensorer er en samling af analytiske enheder, der arbejder på en lov om 'affinitetsinteraktionsregistrering'. Platformen for et piezoelektrisk er et sensorelement, der fungerer på loven om svingningstransformation på grund af et opsamlingsspring på overfladen af en piezoelektrisk krystal. I denne analyse biosensorer med deres modificerede overflade med et antigen eller antistof, en molekylært stemplet polymer og arvelig information. De erklærede detektionsdele forenes normalt ved hjælp af nanopartikler.
Termometrisk biosensor
Der er forskellige typer biologiske reaktioner, der er forbundet med opfindelsen af varme, og dette udgør basen af termometriske biosensorer. Disse sensorer kaldes normalt termiske biosensorer
Termometrisk- biosensor bruges til at måle eller estimer serumkolesterolet. Når kolesterol opnås oxideret gennem enzymet cholesterol oxideres, produceres varmen, som kan beregnes. Tilsvarende kan vurderinger af glucose, urinstof, urinsyre og penicillin G udføres med disse biosensorer.
Optisk biosensor
Den optiske biosensor er en enhed, der bruger et optisk måleprincip. De bruger fiberoptik samt optoelektroniske transducere. Udtrykket optrode repræsenterer en kompression af de to udtryk optisk & elektrode. Disse sensorer involverer hovedsageligt antistoffer og enzymer som de transducerende elementer.
Optiske biosensorer tillader en sikker ikke-elektrisk utilgængelig registrering af udstyr. En ekstra fordel er, at disse ofte ikke har brug for referencesensorer, fordi det sammenlignende signal kan produceres ved hjælp af en lignende lyskilde som prøvetagningssensoren. De optiske biosensorer er klassificeret i to typer, nemlig direkte optisk påvisning biosensor og mærket optisk påvisning biosensor.
Bærbare biosensorer
Den bærbare biosensor er en digital enhed, der bruges til at bære på menneskekroppen i forskellige bærbare systemer som smarte ure, smarte skjorter, tatoveringer, der tillader niveauerne af blodsukker, BP, hastigheden af hjerterytme osv.
I dag kan vi bemærke, at disse sensorer udfører et signal om forbedring til verden. Deres bedre brug og lethed kan give et originalt niveau af oplevelse i en patients fitness-status i realtid. Denne datatilgængelighed giver overlegne kliniske valg og vil påvirke forbedrede sundhedsresultater og ekstra kapabel brug af sundhedssystemer.
For mennesker kan disse sensorer hjælpe med for tidlig anerkendelse af sundhedshandlinger og forebyggelse af indlæggelse. Muligheden for, at disse sensorer reducerer hospitalsophold og genindlæggelser, vil helt sikkert tiltrække positiv opmærksomhed i den kommende fremtid. Undersøgelsesoplysninger siger også, at WBS helt sikkert vil bære et omkostningseffektiv bærbart sundhedsudstyr til verden.
Applikationer til biosensorer
I de senere år er disse sensorer blevet meget populære, og de kan anvendes inden for forskellige områder, som er nævnt nedenfor.
- Fælles sundhedspleje kontrol
- Metabolitter Måling
- Screening for sygdom
- Insulinbehandling
- Klinisk psykoterapi & diagnose af sygdom
- I militæret
- Landbrugs- og veterinæranvendelser
- Narkotikaforbedring, lovovertrædelse
- Behandling og overvågning i industriel
- Økologisk forureningskontrol
Af ovenstående artikel kan vi endelig konkludere det biosensorer og bioelektronik er blevet brugt i mange områder inden for sundhedsvæsen, life science research, miljø, fødevarer og militære applikationer. Desuden kan disse sensorer forbedres som nanobioteknologi. Det bedste eksempel på den fremtidige brug af nanobioteknologi inkluderer elektronisk papir, kontaktlinser og Nokia morph. Her er et spørgsmål til dig, hvad er bærbare biosensorer?
