Den första biosensorn uppfanns 1950 av den amerikanska biokemisten 'L.L Clark'. Denna biosensor används för att mäta syre i blodet, och elektroden som används i denna sensor heter Clark-elektrod eller syreelektrod. Därefter lagrades en gel med glukosoxiderande enzym på syreelektroden för att beräkna blodsockret. På motsvarande sätt användes enzymureas med en elektrod som uppfanns särskilt för NH4 ++ -joner för att beräkna urea i vätskor i kroppen, såsom urin och blod.
Det finns tre generationer av biosensorer tillgängliga på marknaden. I den första typen av biosensor sprids produktens reaktion till sensorn och orsakar den elektriska reaktionen. I den andra typen involverar sensorn särskilt mediatorer mellan sensorn och responsen för att ge ett bättre svar. I den tredje typen orsakar svaret i sig reaktionen och ingen medlare är direkt involverad. Den här artikeln ger en översikt över en biosensor, bearbetning av biosensorer, olika typer och dess tillämpningar.
Vad är en biosensor?
Biosensorer kan definieras som analytiska anordningar som inkluderar en kombination av biologiska detekteringselement som sensorsystem och en omvandlare. När vi jämför med andra för närvarande diagnostiska enheter, dessa sensorer är avancerade i både selektivitetsförhållanden och känslighet. De tillämpningar av dessa biosensorer omfattar främst kontroll av ekologisk föroreningskontroll inom såväl jordbruksfält som livsmedelsindustri. Huvuddragen i biosensorer är stabilitet, kostnad, känslighet och reproducerbarhet.
Huvudkomponenter i en biosensor
De blockdiagram av biosensorn innefattar tre segment, nämligen sensor, omvandlare och tillhörande elektroner. I det första segmentet är sensorn en lyhörd biologisk del, det andra segmentet är detektordelen som ändrar den resulterande signalen från analytens kontakt och för resultaten visar den på ett tillgängligt sätt. Det sista avsnittet består av en förstärkare som är känd som signalkonditioneringskrets, en displayenhet såväl som processorn.
Arbetsprincip för biosensorer
Vanligtvis inaktiveras ett specifikt enzym eller föredraget biologiskt material med några av de vanliga metoderna, och det deaktiverade biologiska materialet är i nära kontakt med omvandlaren. Analyten ansluter till det biologiska objektet för att forma en klar analyt som i sin tur ger den elektroniska reaktion som kan beräknas. I några exempel ändras analyten till en anordning som kan anslutas till utsläpp av gas, värme, elektronjoner eller vätejoner. I denna, givaren kan ändra den länkade enhetens konverterar till elektriska signaler som kan ändras och beräknas.
Arbeta med biosensorer
Omvandlarens elektriska signal är ofta låg och ligger över en ganska hög baslinje. I allmänhet innefattar signalbehandlingen att dra av en positionsbaslinjesignal, erhållen från en relaterad omvandlare utan någon biokatalysator-täckning.
Den relativt långsamma karaktären hos biosensorreaktionen underlättar signifikant problemet med elbrusfiltrering. I detta steg kommer den direkta utgången att vara en analog signal men den ändras till digital form och accepteras till en mikroprocessor fas där informationen utvecklas, påverkas till föredragna enheter och o / p till ett datalager.
Typer av biosensorer
De olika typerna av biosensorer klassificeras baserat på sensoranordningen och det biologiska material som diskuteras nedan.
1. Elektrokemisk biosensor
Generellt är den elektrokemiska biosensorn baserad på reaktionen av enzymatisk katalys som förbrukar eller genererar elektroner. Sådana typer av enzymer benämns Redox-enzymer. Substratet för denna biosensor innefattar vanligtvis tre elektroder såsom en räknare, referens och arbetstyp.
Objektanalyten är engagerad i svaret som händer på ytan av en aktiv elektrod, och denna reaktion kan också källa till elektronöverföring över dubbelskiktspotentialen. Strömmen kan beräknas med en inställd potential.
Elektrokemiska biosensorer klassificeras i fyra typer
- Amperometriska biosensorer
- Potentiometriska biosensorer
- Impedimetriska biosensorer
- Voltammetriska biosensorer
2. Amperometrisk biosensor
En amperometrisk biosensor är en fristående inkorporerad enhet baserad på mängden ström som följer av oxidationen och ger exakt kvantitativ analytisk information.
Generellt har dessa biosensorer reaktionstider, energiska intervall och känsligheter som är jämförbara med de potentiometriska biosensorerna. Den enkla amperometriska biosensorn i frekvent användning inkluderar 'Clark syre' -elektroden.
Regeln för denna biosensor är baserad på mängden strömflöde mellan motelektroden och arbetet, vilket uppmuntras av ett redoxrespons vid den operativa elektroden. Att välja analytcentra är viktigt för ett brett urval av användningsområden, inklusive medicinskärning med hög kapacitet, kvalitetskontroll, problemhantering och hantering och biologisk kontroll.
3. Potentiometriska biosensorer
Denna typ av biosensor ger ett logaritmiskt svar med hjälp av ett högt energiskt område. Dessa biosensorer är ofta kompletta med en monitor som producerar elektrodprototyperna som ligger på ett syntetiskt substrat, täckt av en utförande polymer med något enzym är ansluten.
De består av två elektroder som är enormt lyhörda och starka. De tillåter igenkänning av analyter på scener innan det bara kan uppnås med HPLC, LC / MS och utan exakt modellförberedelse.
Alla typer av biosensorer upptar i allmänhet minst provberedning eftersom den biologiska detekteringskomponenten är extremt välvärd för den oroliga analyten. Genom förändringar av fysikalisk och elektrokemisk signal kommer signalen att genereras av i skiktet av ledande polymer på grund av att modifieringen sker på utsidan av biosensorn.
Dessa förändringar kan tillskrivas jonisk kraft, hydratisering, pH och redoxrespons, ju senare som enzymet som roterar ovanför ett substrat. I FET , har grindterminalen ändrats med en antikropp eller ett enzym, kan också känna mycket låga uppmärksamheter av olika analyter, eftersom den erforderliga analyten mot grindterminalen gör en modifiering i avloppet till källström.
4. Impedimetriska biosensorer
EIS (elektrokemisk impedansspektroskopi) är en responsiv indikator för ett brett spektrum av fysiska såväl som kemiska egenskaper. En stigande trend mot expansion av impedimetriska biosensorer observeras för närvarande. Impedimetrisk teknik har utförts för att differentiera uppfinningen av biosensorerna samt för att undersöka de katalyserade svaren av enzymer lektiner, nukleinsyror, receptorer, hela celler och antikroppar.
5. Voltammetrisk biosensor
Denna kommunikation är basen för en ny voltammetrisk biosensor för att märka akrylamid. Denna biosensor byggdes med en kollimelektrod anpassad med Hb (hemoglobin), som inkluderar fyra prostatagrupper i fållen (Fe). Denna typ av elektrod visar ett reversibelt oxidations- eller reduktionsförfarande för Hb (Fe).
Fysisk biosensor
Under klassificeringsförhållanden är fysiska biosensorer de mest grundläggande såväl som de mest använda sensorerna. Huvudidéerna bakom denna kategorisering händer också genom att inspektera de mänskliga sinnena. Som den allmänna arbetsmetoden bakom intelligens av hörsel, syn, beröring är att reagera på de yttre fysiska stimuli, därför namngavs varje detekteringsanordning som ger reaktion på mediets fysiska ägodelar som en fysisk biosensor.
De fysiska biosensorerna klassificeras i två typer, nämligen piezoelektrisk biosensor och termometrisk biosensor.
Piezoelektriska biosensorer
Dessa sensorer är en samling analytiska anordningar som arbetar på en lag om ”affinitetsinteraktionsregistrering”. Plattformen för ett piezoelektriskt är ett sensorelement som arbetar på lagen om svängningsförändringar på grund av ett samlingshopp på ytan av en piezoelektrisk kristall. I denna analys, biosensorer som har sin modifierade yta med ett antigen eller antikropp, en molekylärt stämplad polymer och ärftlig information. De deklarerade detektionsdelarna förenas normalt med hjälp av nanopartiklar.
Termometrisk biosensor
Det finns olika typer av biologiska reaktioner som är kopplade till uppfinningen av värme, och detta utgör basen för termometriska biosensorer. Dessa sensorer benämns vanligtvis som termiska biosensorer
Termometrisk- biosensor används för att mäta eller uppskatta serumkolesterol. När kolesterol oxideras genom enzymet kolesteroloxiderar kommer värmen att produceras som kan beräknas. På liknande sätt kan bedömningar av glukos, karbamid, urinsyra och penicillin G göras med dessa biosensorer.
Optisk biosensor
Den optiska biosensorn är en enhet som använder en optisk mätprincip. De använder fiberoptik samt optoelektroniska givare. Termen optrode representerar en kompression av de två termerna optisk & elektrod. Dessa sensorer involverar främst antikroppar och enzymer som de transducerande elementen.
Optiska biosensorer möjliggör en säker icke-elektrisk oåtkomlig avkänning av utrustning. En extra fördel är att dessa ofta inte behöver referenssensorer, eftersom den jämförande signalen kan produceras genom att använda en liknande ljuskälla som samplingssensorn. De optiska biosensorerna klassificeras i två typer, nämligen direkt optisk detekteringsbiosensor och märkt optisk detektionsbiosensor.
Bärbara biosensorer
Den bärbara biosensorn är en digital enhet, som används för att bära på människokroppen i olika bärbara system som smarta klockor, smarta skjortor, tatueringar som möjliggör nivåerna av blodglukos, BP, hjärtfrekvens, etc.
Nuförtiden kan vi märka att dessa sensorer utför en signal om förbättring för världen. Deras bättre användning och användarvänlighet kan ge en original erfarenhet av patientens fitnessstatus i realtid. Denna datatillgänglighet möjliggör överlägset kliniskt val och kommer att påverka förbättrade hälsoresultat och extra kapabel användning av hälsosystem.
För människan kan dessa sensorer hjälpa till i förtid att känna igen hälsoåtgärder och förebygga sjukhusvistelse. Möjligheten för dessa sensorer att minska sjukhusvistelser och återintag kommer definitivt att locka positiv medvetenhet i den kommande framtiden. Undersök information säger också att WBS definitivt kommer att bära en kostnadseffektiv bärbar hälsoutrustning till världen.
Applikationer för biosensorer
Under de senaste åren har dessa sensorer blivit mycket populära och de är tillämpliga inom olika områden som nämns nedan.
- Vanlig hälsokontroll
- Metaboliter Mätning
- Screening för sjukdom
- Insulinbehandling
- Klinisk psykoterapi & diagnos av sjukdom
- I militären
- Jordbruks- och veterinärapplikationer
- Drogförbättring, upptäckt av brott
- Bearbetning och övervakning inom industri
- Ekologisk föroreningskontroll
Från ovanstående artikel kan vi slutligen dra slutsatsen biosensorer och bioelektronik har använts inom många områden inom hälso- och sjukvård, biovetenskaplig forskning, miljö, livsmedel och militära applikationer. Vidare kan dessa sensorer förbättras som nanobioteknik. Det bästa exemplet på den framtida användningen av nanobioteknik inkluderar elektroniskt papper, kontaktlinser och Nokia morph. Här är en fråga till dig, vad är bärbara biosensorer?
