Първият биосензор е изобретен през 1950 г. от американския биохимик “L.L Clark”. Този биосензор се използва за измерване на кислорода в кръвта, а електродът, използван в този сензор, е наречен като електрод на Кларк или кислороден електрод. След това върху кислородния електрод се наслоява гел с глюкозооксидиращ ензим за изчисляване на кръвната захар. Съответно, ензимната уреаза се използва с електрод, който е изобретен специално за йони NH4 ++ за изчисляване на урея в течности на тялото като урина и кръв.
На пазара се предлагат три поколения биосензори. При първия тип биосензор реакцията на продукта се разпръсква към сензора и предизвиква електрическата реакция. При втория тип сензорът включва по-специално медиатори между сензора и реакцията, за да се получи по-добра реакция. При третия тип реакцията сама по себе си причинява реакцията и никой медиатор не участва пряко. Тази статия дава преглед на биосензора, работа на биосензори, различни видове и неговите приложения.
Какво е биосензор?
Биосензорите могат да бъдат определени като аналитични устройства, които включват комбинация от биологични детектиращи елементи като сензорна система и преобразувател. Когато сравняваме с друго съществуващо в момента диагностично устройство, тези сензори са напреднали в условията на селективност, както и чувствителност. The приложения на тези биосензори включват основно проверка на екологичния контрол на замърсяването, както в селското стопанство, така и в хранителната промишленост. Основните характеристики на биосензорите са стабилност, цена, чувствителност и възпроизводимост.
Основни компоненти на биосензор
The блокова схема на биосензора включва три сегмента, а именно, сензор, преобразувател и свързани електрони. В първия сегмент сензорът е реагираща биологична част, вторият сегмент е частта детектор, която променя получения сигнал от контакта на аналита и за резултатите, които показва по достъпен начин. Последният раздел се състои от усилвател което е известно като схема за кондициониране на сигнала, дисплей, както и процесорът.
Принцип на работа на биосензорите
Обикновено специфичен ензим или предпочитан биологичен материал се дезактивира чрез някои от обичайните методи и деактивираният биологичен материал е в близък контакт с преобразувателя. Аналитът се свързва с биологичния обект, за да оформи бистър аналит, който от своя страна дава електронната реакция, която може да бъде изчислена. В някои примери аналитът се променя на устройство, което може да бъде свързано към изпускането на газ, топлина, електронни йони или водородни йони. В това, преобразувателят може да промени свързаното устройство, преобразува се в електрически сигнали, които могат да се променят и изчисляват.
Работа на биосензори
Електрическият сигнал на преобразувателя често е нисък и се наслагва на доста висока базова линия. Като цяло обработката на сигнала включва изваждане на сигнал за изходно положение, получен от свързан преобразувател, без да има покритие от биокатализатор.
Сравнително бавният характер на реакцията на биосензора значително улеснява проблема с филтрирането на електрически шум. На този етап директният изход ще бъде аналогов сигнал, но той е променен в цифрова форма и е приет микропроцесор фаза, в която информацията се прогресира, влияе върху предпочитани единици и o / p към хранилище за данни.
Видове биосензори
Различните видове биосензори се класифицират въз основа на сензорното устройство, както и на биологичния материал, който е разгледан по-долу.
1. Електрохимичен биосензор
Като цяло електрохимичният биосензор се основава на реакцията на ензимната катализа, която консумира или генерира електрони. Такива видове ензими се наричат Редокс ензими. Субстратът на този биосензор обикновено включва три електрода като брояч, еталон и работещ тип.
Обектният аналит е ангажиран в реакцията, която се случва на повърхността на активен електрод, и тази реакция може също да предизвика електронен трансфер през потенциала на двуслойния слой. Токът може да се изчисли при зададен потенциал.
Електрохимичните биосензори се класифицират в четири типа
- Амперометрични биосензори
- Потенциометрични биосензори
- Импедиметрични биосензори
- Волтаметрични биосензори
2. Амперометричен биосензор
Амперометричният биосензор е самостоятелно вградено устройство въз основа на количеството ток, произтичащ от окислението, предлагащо точна количествена аналитична информация.
Обикновено тези биосензори имат време за реакция, енергийни диапазони и чувствителност, сравними с потенциометричните биосензори. Простият амперометричен биосензор, който често се използва, включва електрода „Clark кислород“.
Правилото на този биосензор се основава на количеството на потока на тока между брояча на електрода и работата, което се насърчава от окислително-редукционната реакция на работещия електрод. Изборът на аналитни центрове е от съществено значение за широк избор от употреби, включващ скрининг на лекарства с висока производителност, контрол на качеството, намиране и работа с проблеми и биологична проверка.
3. Потенциометрични биосензори
Този тип биосензор осигурява логаритмичен отговор посредством високо енергиен обхват. Тези биосензори често са пълни чрез монитор, произвеждащ електродни прототипи, лежащи върху синтетичен субстрат, покрит от изпълняващ полимер с някакъв свързан ензим.
Те се състоят от два електрода, които са изключително отзивчиви и здрави. Те позволяват разпознаването на аналити на етапи, преди да се постигне само чрез HPLC, LC / MS и без точна подготовка на модела.
Всички видове биосензори обикновено заемат най-малко проба, тъй като биологичният детектиращ компонент е изключително придирчив, използван за обезпокоения аналит. Чрез промените във физиката и електрохимиката сигналът ще бъде генериран от в слоя на проводящия полимер поради модифициране, което се случва от външната страна на биосензора.
Тези промени могат да бъдат кредитирани с йонна сила, хидратация, рН и окислително-редукционни реакции, по-късно като етикет на ензима, въртящ се над субстрата. Във БНТ , порталният терминал е променен с антитяло или ензим, може също така да усети много ниско внимание на различни анализи, тъй като необходимият аналит към порталния терминал прави промяна в изтичането на източника на ток.
4. Импедиметрични биосензори
EIS (Електрохимична импедансна спектроскопия) е реагиращ индикатор за широк спектър от физични, както и химични свойства. В момента се наблюдава нарастваща тенденция към разширяване на импедиметричните биосензори. Техниките на Impedimetric са изпълнени за диференциране на изобретението на биосензорите, както и за изследване на катализираните отговори на ензимите лектини, нуклеинови киселини, рецептори, цели клетки и антитела.
5. Волтаметричен биосензор
Тази комуникация е основата на нов волтаметричен биосензор за забелязване на акриламид. Този биосензор е построен с въглероден лепилен електрод, персонализиран с Hb (хемоглобин), който включва четири простатни групи на подгъва (Fe). Този тип електроди показват обратима процедура на окисляване или редукция на Hb (Fe).
Физически биосензор
В условията на класификация физическите биосензори са най-фундаменталните, както и широко използваните сензори. Основните идеи, които стоят зад тази категоризация, се случват и от инспектирането на човешките умове. Тъй като основният работен метод зад интелекта на слуха, зрението, допира е да реагира на външните физически стимули, следователно всяко детектиращо устройство, което предлага реакция на физическото притежание на средата, е наречено като физически биосензор.
Физическите биосензори се класифицират в два типа, а именно пиезоелектричен биосензор и термометричен биосензор.
Пиезоелектрични биосензори
Тези сензори са колекция от аналитични устройства, която работи по закон за „записване на афинитетно взаимодействие“. Платформата на пиезоелектрик е сензорен елемент, който работи по закона за трептене на трансформация поради скок на колекция върху повърхността на пиезоелектричен кристал. В този анализ биосензори имат модифицирана повърхност с антиген или антитяло, молекулно щампован полимер и наследствена информация. Декларираните части за откриване обикновено се обединяват чрез използване на наночастици.
Термометричен биосензор
Съществуват различни видове биологични реакции, които са свързани с изобретяването на топлина и това прави основата на термометричните биосензори. Тези сензори обикновено се наричат термични биосензори
Термометрични- за измерване се използва биосензор или да се изчисли серумният холестерол. Тъй като холестеролът получава окислен чрез ензима холестерол окисляване, ще се получи топлината, която може да бъде изчислена. По същия начин с тези биосензори могат да се направят оценки на глюкоза, урея, пикочна киселина и пеницилин G.
Оптичен биосензор
Оптичният биосензор е устройство, което използва оптичен принцип на измерване. Те използват оптични влакна както и оптоелектронни преобразуватели. Терминът optrode представлява компресия на двата термина оптичен и електрод. Тези сензори включват основно антитела и ензими като трансдуциращите елементи.
Оптичните биосензори позволяват сигурно неелектрическо недостъпно засичане на оборудването. Допълнително предимство е, че тези често не се нуждаят от референтни сензори, тъй като сравнителният сигнал може да бъде произведен чрез използване на подобен източник на светлина като сензор за вземане на проби. Оптичните биосензори са класифицирани в два типа, а именно директен оптичен биосензор за детектиране и етикетиран биосензор за оптично откриване.
Носими биосензори
Носещият се биосензор е цифрово устройство, използвано за носене върху човешкото тяло в различни носими системи като интелигентни часовници, интелигентни ризи, татуировки, което позволява нивата на кръвната глюкоза, АН, скоростта на сърдечния ритъм и др.
В днешно време можем да забележим, че тези сензори подават сигнал за подобрение към света. По-доброто им използване и лекота могат да дадат оригинално ниво на опит във фитнес състоянието на пациента в реално време. Тази достъпност на данните ще позволи превъзходен клиничен избор и ще доведе до подобряване на здравните резултати и допълнително способно използване на здравните системи.
За хората тези сензори могат да помогнат за преждевременно разпознаване на здравни действия и предотвратяване на хоспитализация. Възможността на тези сензори да намалят престоя в болницата и реадмисиите определено ще привлече положителна информираност в предстоящото бъдеще. Освен това, разследваната информация казва, че WBS определено ще носи рентабилно носимо здравно оборудване по света.
Приложения за биосензори
През последните години тези сензори станаха много популярни и са приложими в различни области, които са споменати по-долу.
- Обща проверка на здравеопазването
- Измерване на метаболитите
- Скрининг за болест
- Инсулиново лечение
- Клинична психотерапия и диагностика на заболяването
- Във Военен
- Селскостопански и ветеринарни приложения
- Подобряване на наркотиците, разкриване на престъпления
- Обработка и мониторинг в промишлеността
- Контрол на екологичното замърсяване
От горната статия, накрая, можем да заключим, че биосензори и биоелектроника са били използвани в много области на здравеопазването, науката за живота, екологията, храните и военните приложения. Освен това тези сензори могат да бъдат подобрени като нанобиотехнологии. Най-добрият пример за бъдещото използване на нанобиотехнологии включва електронна хартия, контактни лещи и Nokia morph. Ето въпрос към вас, какво представляват носимите биосензори?
