Den første biosensoren ble oppfunnet i 1950 av den amerikanske biokjemikeren 'L.L Clark'. Denne biosensoren brukes til å måle oksygen i blodet, og elektroden som brukes i denne sensoren heter Clark-elektrode eller oksygenelektrode. Etterpå ble en gel med glukoseoksidiserende enzym lagd på oksygenelektroden for å beregne blodsukkeret. Tilsvarende ble enzymurease brukt med en elektrode som ble oppfunnet spesielt for NH4 ++ -ioner for å beregne urea i væsker i kroppen som urin og blod.
Det er tre generasjoner biosensorer tilgjengelig i markedet. I den første typen biosensor spres reaksjonen til produktet til sensoren og forårsaker den elektriske reaksjonen. I den andre typen involverer sensoren spesielt meglere mellom sensoren og responsen for å gi en bedre respons. I den tredje typen forårsaker responsen i seg selv reaksjonen, og ingen megler er direkte involvert. Denne artikkelen gir en oversikt over en biosensor, bearbeiding av biosensorer, forskjellige typer, og dets applikasjoner.
Hva er en Biosensor?
Biosensorer kan defineres som analytiske innretninger som inkluderer en kombinasjon av biologiske detekterende elementer som sensorsystem og en svinger. Når vi sammenligner med alle andre for tiden eksisterende diagnostiske enheter, disse sensorene er avanserte i forhold til selektivitet så vel som følsomhet. De anvendelser av disse biosensorene inkluderer hovedsakelig kontroll av økologisk forurensningskontroll, både i landbruket og næringsmiddelindustrien. Hovedtrekkene ved biosensorer er stabilitet, pris, følsomhet og reproduserbarhet.
Hovedkomponenter i en biosensor
De blokkdiagram av biosensoren inkluderer tre segmenter, nemlig sensor, transduser og tilhørende elektroner. I det første segmentet er sensoren en responsiv biologisk del, det andre segmentet er detektordelen som endrer det resulterende signalet fra kontakten til analytten og for resultatene viser det på en tilgjengelig måte. Den siste delen består av en forsterker som er kjent som signalbehandlingskrets, en skjermenhet så vel som prosessoren.
Arbeidsprinsipp for biosensorer
Vanligvis deaktiveres et spesifikt enzym eller foretrukket biologisk materiale ved hjelp av noen av de vanlige metodene, og det deaktiverte biologiske materialet er i nær kontakt med transduseren. Analyten kobles til det biologiske objektet for å forme en klar analyt som igjen gir den elektroniske reaksjonen som kan beregnes. I noen eksempler blir analytten endret til en anordning som kan være koblet til utslipp av gass, varme, elektronioner eller hydrogenioner. I dette, svingeren kan endre den koblede enheten konverterer til elektriske signaler som kan endres og beregnes.
Arbeid av biosensorer
Det elektriske signalet til svingeren er ofte lavt og ligger over en ganske høy grunnlinje. Generelt inkluderer signalbehandlingen å trekke fra et posisjonsbaselinjesignal, oppnådd fra en relatert svinger uten noe biokatalysatordekning.
Den relativt langsomme karakteren til biosensorreaksjonen letter problemet med elektrisk støyfiltrering betydelig. I dette stadiet vil den direkte utgangen være et analogt signal, men det blir endret i digital form og akseptert en mikroprosessor fase der informasjonen utvikles, påvirkes av foretrukne enheter og o / p til et datalager.
Typer biosensorer
De forskjellige typene biosensorer er klassifisert basert på sensorenheten samt det biologiske materialet som er diskutert nedenfor.
1. Elektrokjemisk biosensor
Generelt er den elektrokjemiske biosensoren basert på reaksjonen av enzymatisk katalyse som forbruker eller genererer elektroner. Slike typer enzymer kalles Redox Enzymer. Substratet til denne biosensoren inkluderer generelt tre elektroder som en teller, referanse og arbeidstype.
Objektanalytten er engasjert i responsen som skjer på overflaten av en aktiv elektrode, og denne reaksjonen kan også forårsake elektronoverføring over dobbeltlagspotensialet. Strømmen kan beregnes med et bestemt potensial.
Elektrokjemiske biosensorer er klassifisert i fire typer
- Amperometriske biosensorer
- Potensiometriske biosensorer
- Impedimetriske biosensorer
- Voltammetriske biosensorer
2. Amperometrisk biosensor
En amperometrisk biosensor er en selvstendig innlemmet enhet basert på mengden strøm som følger av oksidasjonen og gir nøyaktig kvantitativ analytisk informasjon.
Generelt har disse biosensorene reaksjonstider, energiske områder og følsomheter som kan sammenlignes med potensiometriske biosensorer. Den enkle amperometriske biosensoren ved hyppig bruk inkluderer 'Clark oksygen' -elektroden.
Regelen for denne biosensoren er basert på strømmen mellom motelektroden og arbeidet som oppmuntres av en redoksrespons ved den operative elektroden. Valg av analytsentre er avgjørende for et bredt utvalg av bruksområder, inkludert medisinsk screening med høy gjennomstrømning, kvalitetskontroll, problemfinding og håndtering og biologisk kontroll.
3. Potensiometriske biosensorer
Denne typen biosensor gir et logaritmisk svar ved hjelp av et høyt energisk område. Disse biosensorene er ofte komplette med monitor som produserer elektrodeprototypene som ligger på et syntetisk substrat, dekket av en utførende polymer med noe enzym er koblet til.
De består av to elektroder som er enormt responsive og sterke. De tillater gjenkjenning av analytter på trinn før det bare kan oppnås med HPLC, LC / MS og uten nøyaktig modellforberedelse.
Alle typer biosensorer opptar vanligvis minst prøvepreparat fordi den biologiske deteksjonskomponenten er ekstremt valgfri for den analytten som er urolig. Ved endring av fysisk og elektrokjemisk signal vil det bli generert av i laget av ledende polymer på grunn av modifisering som skjer på utsiden av biosensoren.
Disse endringene kan bli kreditert til ionkraft, hydrering, pH og redoksresponser, jo senere som enzymet som roterer over et substrat. I FETs , er portterminalen blitt endret med et antistoff eller enzym, kan også fornemme svært lave oppmerksomheter fra forskjellige analytter fordi den nødvendige analysen mot portterminalen gjør en modifisering i avløpet til kildestrøm.
4. Impedimetriske biosensorer
EIS (elektrokjemisk impedansspektroskopi) er en responsiv indikator for et bredt spekter av fysiske så vel som kjemiske egenskaper. En økende trend mot utvidelse av impedimetriske biosensorer blir for tiden observert. Teknikkene til Impedimetric er blitt utført for å skille oppfinnelsen av biosensorene samt for å undersøke de katalyserte responsene til enzymer lektiner, nukleinsyrer, reseptorer, hele celler og antistoffer.
5. Voltammetrisk biosensor
Denne kommunikasjonen er basen til en ny voltammetrisk biosensor for å legge merke til akrylamid. Denne biosensoren ble bygget med en karbonlimelektrode tilpasset med Hb (hemoglobin), som inkluderer fire prostatagrupper i hemmen (Fe). Denne typen elektroder viser en reversibel oksidasjons- eller reduksjonsprosedyre av Hb (Fe).
Fysisk biosensor
Under klassifiseringsforhold er fysiske biosensorer de mest grunnleggende så vel som de mest brukte sensorene. Hovedideene bak denne kategoriseringen skjer også fra inspeksjon av menneskers sinn. Som den generelle arbeidsmetoden bak intelligens av hørsel, syn, berøring er å reagere på de ytre fysiske stimuli, og derfor ble ethvert detekteringsapparat som gir reaksjon på mediumets fysiske eiendeler kalt som en fysisk biosensor.
De fysiske biosensorene er klassifisert i to typer, nemlig piezoelektrisk biosensor og termometrisk biosensor.
Piezoelektriske biosensorer
Disse sensorene er en samling av analytiske enheter som fungerer etter en lov om 'affinitetsinteraksjonsopptak'. Plattformen til en piezoelektrisk er et sensorelement som arbeider på loven om svingningstransformasjoner på grunn av et samlehopp på overflaten av en piezoelektrisk krystall. I denne analysen, biosensorer som har sin modifiserte overflate med et antigen eller antistoff, en molekylært stemplet polymer og arvelig informasjon. De deklarerte deteksjonsdelene blir normalt samlet ved bruk av nanopartikler.
Termometrisk biosensor
Det er forskjellige typer biologiske reaksjoner som er forbundet med oppfinnelsen av varme, og dette utgjør basen til termometriske biosensorer. Disse sensorene blir vanligvis kalt termiske biosensorer
Termometrisk- biosensor brukes til å måle eller estimer serumkolesterolet. Når kolesterol oksyderes gjennom enzymet kolesterol oksiderer, vil varmen produseres som kan beregnes. Tilsvarende kan vurderinger av glukose, urea, urinsyre og penicillin G gjøres med disse biosensorene.
Optisk biosensor
Den optiske biosensoren er en enhet som bruker et optisk måleprinsipp. De bruker fiberoptikk samt optoelektroniske svingere. Begrepet optrode representerer en kompresjon av de to begrepene optisk og elektrode. Disse sensorene involverer hovedsakelig antistoffer og enzymer som de transduserende elementene.
Optiske biosensorer tillater sikker ikke-elektrisk utilgjengelig sensing av utstyr. En ekstra fordel er at disse ofte ikke trenger referansesensorer, fordi sammenligningssignalet kan produseres ved å bruke den samme lyskilden som prøvetakingssensoren. De optiske biosensorene er klassifisert i to typer, nemlig direkte optisk påvisning biosensor og merket optisk påvisning biosensor.
Slitesterke biosensorer
Den bærbare biosensoren er en digital enhet, brukt til å ha på menneskekroppen i forskjellige bærbare systemer som smarte klokker, smarte skjorter, tatoveringer som tillater nivået av blodsukker, BP, frekvensen av hjerterytme, etc
I dag kan vi merke at disse sensorene utfører et forbedringssignal til verden. Deres bedre brukervennlighet og brukervennlighet kan gi et opprinnelig nivå av erfaring i pasientens treningsstatus i sanntid. Denne datatilgjengeligheten vil gi overlegne kliniske valg og vil påvirke forbedrede helseresultater og ekstra dyktig bruk av helsesystemer.
For menneskene kan disse sensorene hjelpe til med tidlig gjenkjenning av helseaksjoner og forebygging av sykehusinnleggelse. Muligheten for disse sensorene for å redusere sykehusopphold og reinnleggelser vil definitivt tiltrekke seg positiv bevissthet i den kommende fremtiden. Undersøk informasjon sier også at WBS definitivt vil ha et kostnadseffektivt bærbart helseutstyr til verden.
Applikasjoner for biosensorer
I de siste årene har disse sensorene blitt veldig populære, og de kan brukes i forskjellige felt som er nevnt nedenfor.
- Vanlig helsevesenskontroll
- Metabolitter Måling
- Screening for sykdom
- Insulinbehandling
- Klinisk psykoterapi og diagnose av sykdom
- I militæret
- Landbruks- og veterinærapplikasjoner
- Narkotikaforbedring, lovovertredelse
- Behandling og overvåking i Industrial
- Økologisk forurensningskontroll
Fra artikkelen ovenfor kan vi til slutt konkludere med det biosensorer og bioelektronikk har blitt brukt på mange områder innen helsetjenester, biovitenskapelig forskning, miljø, mat og militære applikasjoner. Videre kan disse sensorene forbedres som nanobioteknologi. Det beste eksemplet på fremtidig bruk av nanobioteknologi inkluderer elektronisk papir, kontaktlinser og Nokia morph. Her er et spørsmål til deg, hva er bærbare biosensorer?
