Биосенсоры 

Биосенсор — это аналитическое устройство, используемое для обнаружения химического вещества, в котором биологический компонент сочетается с физико-химическим детектором.

Чувствительный биологический элемент, например, ткань, микроорганизмы, органеллы, клеточные рецепторы, ферменты, антитела, нуклеиновые кислоты и т. д., представляет собой биологически полученный материал или биомиметический компонент, который взаимодействует с исследуемым аналитом, связывается с ним или распознает его. Биологически чувствительные элементы также могут быть созданы с помощью биологической инженерии. Преобразователь или детекторный элемент, который преобразует один сигнал в другой, работает физико-химическим способом: оптическим, пьезоэлектрическим, электрохимическим, на основе электрохемилюминесценции и т. д. Он определят реакцию в результате взаимодействия аналита с биологическим элементом, чтобы легко измерять и количественно оценивать определенные вещества.

Устройство считывания биосенсора соединяется с соответствующей электроникой или сигнальными процессорами, которые в первую очередь отвечают за отображение результатов в удобном для пользователя виде. Иногда это самая дорогая часть сенсорного устройства, однако можно создать удобный для пользователя дисплей, включающий преобразователь и чувствительный элемент (голографический сенсор). Считывающие устройства или датчики обычно разрабатываются и изготавливаются на заказ в соответствии с различными принципами работы биосенсоров.

Если биосенсор будет использоваться для инвазивного мониторинга в клинических ситуациях, зонд должен быть миниатюрным и биосовместимым, не оказывать токсического или антигенного действия. Если его планируется использовать в ферментаторах, он должен быть стерилизуемым. Предпочтительно это делается путем автоклавирования, но в настоящее время ни один биосенсорный фермент не выдерживает такой резкой влажно-тепловой обработки. В любом случае, биосенсор не должен быть подвержен загрязнению или протеолизу.

Существует три так называемых «поколения» биосенсоров: биосенсоры первого поколения, в которых обычный продукт реакции диффундирует к преобразователю и вызывает электрический ответ, биосенсоры второго поколения, в которых используются специальные «посредники» между реакцией и преобразователем для получения улучшенного ответа, и биосенсоры третьего поколения, в которых реакция сама вызывает ответ, а диффузия продукта или посредника непосредственно не участвует.

Биосенсоры можно разделить на категории в зависимости от используемого биологического элемента или элемента трансдукции. В качестве биологических элементов обычно используются ферменты, микроорганизмы, антитела, биологические ткани, органеллы и т. д. Метод трансдукции зависит от типа физико-химического изменения в результате события зондирования. Биосенсоры, основанные на преобразовательном элементе, в первую очередь, являются массовыми, электрохимическими и оптическими биосенсорами.

• Биосенсоры на основе массы включают магнитоэлектрические, пьезоэлектрические (QCM — кварцевый кристалл микробаланса, SAW ) и т.д.
• Электрохимические биосенсоры включают потенциометрические сенсоры, амперометрические сенсоры, импедиметрические сенсоры, кондуктометрические сенсоры и т.д.